潮流分布计算与调压措施的选择毕业设计辅导材料

目录编写说明2（五）潮流分布计算与调压措施的选择（参考）3资料个人收集整理，勿做商业用途一、 发电厂和变电站电气主接线的选择3资料个人收集整理，勿做商业用途1. 发电厂电气主接线的选择：3资料个人收集整理，勿做商业用途2. 变电站电气主接线的选择：4资料个人收集整理，勿做商业用途二、 主变压器的容量选择和参数计算4资料个人收集整理，勿做商业用途1. 发电厂主变压器的选择：4资料个人收集整理，勿做商业用途2. 变电站主变压器的选择：5资料个人收集整理，勿做商业用途3. 主变压器参数计算：5资料个人收集整理，勿做商业用途三、 输电线路参数的计算8资料个人收集整理，勿做商业用途四、 电力网变电站运算负荷的计算9资料个人收集整理，勿做商业用途1. 冬季最大负荷运行方式9资料个人收集整理，勿做商业用途2. 冬季最小负荷运行方式10资料个人收集整理，勿做商业用途五、 设计网络归算到高压侧的等值电路12资料个人收集整理，勿做商业用途六、 功率分布计算13资料个人收集整理，勿做商业用途1. 冬季最大负荷运行方式功率分布计算13资料个人收集整理，勿做商业用途2. 冬季最小负荷运行方式功率分布计算17资料个人收集整理，勿做商业用途七、 电压分布和调压计算18资料个人收集整理，勿做商业用途1. 确定发电厂发电机母线电压及高压母线电压的原则19资料个人收集整理，勿做商业用途2. 冬季运行方式下火电厂5发电机电压计算20资料个人收集整理，勿做商业用途3. 冬季运行方式下，各变电站及水电厂6电压计算24资料个人收集整理，勿做商业用途编写说明本辅导教材在前一部分设计方案已经最后确定的基础上，进一步对所选方案进行潮流分布和调压计算。所选方案为：资料个人收集整理，勿做商业用途所选方案冬季夏季最大最小负荷数据：（MW，MVAR）冬季最大冬季最小夏季最大夏季最小变电站PmaxQmaxPminQminPmaxQmaxPminQmin136.017.430.014.533.016.028.013.62所选方案各段线路导线型号和长度线路名称5-15-35-46-36-46-2电气距离425552574345导线型号2LGJ-95LGJ-70LGJ-70LGJ-70LGJ-702LGJ-95注：电气距离为 线路地理距离乘上路径弯曲系数之后的值在上述数据条件下，即可进行下面计算。本辅导材料以冬季运行方式为例，设计时要求计算夏季运行方式，计算方法一致。（五）潮流分布计算与调压措施的选择（参考）一、 发电厂和变电站电气主接线的选择 在计算电网潮流分布前，首先应明确发电厂和变电站的主接线以及变压器的选择。1. 发电厂电气主接线的选择：在地方电力系统设计中，由于设计系统的规模不很大，发电厂高压侧出线数一般不多，故本设计中水电厂的高压母线可采用双母线接线，但是对于火电厂，由于它与原有系统有联络线联系，出线较多故高压侧采用双母线分段接线；而发电厂低压侧可根据发电厂机组数量和机端负荷的情况，设计发电机电压母线的接线方式。资料个人收集整理，勿做商业用途设计说明：由于本设计发电厂主接线不是本课题的主要内容，故只须简要说明即可。火力发电厂5：装设4台容量为25MW机组、且有机端负荷，故设置发电机电压母线，按照有关规程规定，应采用双母线分段主接线，但是由于机组数较多，为限制短路电流，故只用两台发电机分别接入两段发电机电压母线，并供给地方负荷；而另外两台发电机则组成扩大单元接线直接通过一台升压变压器接入110千伏高压母线。资料个人收集整理，勿做商业用途水力发电厂6：装设4台容量为18MW机组、无机端负荷，因此可不设低压母线，但由于机组数目较多，为了简化接线、并节约投资，分别采用2台容量为18MW的发电机组成扩大单元接线，共计两组。资料个人收集整理，勿做商业用途2. 变电站电气主接线的选择： 在方案的初步比较中，由于变电站均为两回出线，在计算断路器数量时已确定所选最优方案的变电站采用桥形接线方式，至于采用外桥型或是内桥型可根据实际情况决定，一般如考虑线路故障机会较多时，不致影响变电站供电，可采用内桥型接线；相反处在环形网络中间的变电站，考虑不致由于变压器故障而影响系统运行，可采用外桥型接线。资料个人收集整理，勿做商业用途二、 主变压器的容量选择和参数计算1. 发电厂主变压器的选择： 发电厂5：有4台容量为25MW的发电机，功率因数为0.8，按照前面主接线考虑，两台直接接于发电机母线的发电机用两台同容量变压器接入高压母线，容量分别为：资料个人收集整理，勿做商业用途 选择两台容量为31.5MVA的31500/121型双圈升压变压器。另外两台发电机采用扩大单元型式合用一台变压器直接接于高压母线，故变压器容量取应为：选择一台容量为63MVA的63000/121型双圈升压变压器。发电厂6：有4台18MW发电机，将其分为两组。每组由两台发电机组成发电机变压器组扩大单元接线，每台变压器容量为：资料个人收集整理，勿做商业用途 可选择两台容量为50MVA的50000/121型双圈升压变压器。考虑到发电厂的厂用电，以及水电厂水量不是经常使发电机满载，为避免浪费，决定选择两台40MVA的40000/121变压器。资料个人收集整理，勿做商业用途2. 变电站主变压器的选择： 为保证用户供电的可靠性，本设计的所有变电站均装设两台同容量三相变压器，当一台变压器停运时，另一台变压器的容量能保证满足重要负荷的要求，即设计题目给出的不小于每个负荷点负荷容量的60%。资料个人收集整理，勿做商业用途1) 变电站1： 选择两台容量为25MVA的25000/110型双圈降压变压器。2) 变电站2： 3) 变电站3：4) 变电站4： 设计提示：公式根号内数值为各变电站冬季最大有功、无功负荷值。3. 主变压器参数计算：根据所选择的变压器，查参考资料可得到高低压额定电压、空载损耗（P0）、短路损耗（PS）、短路电压（US%）、空载电流（IO%）等数据。然后利用以上参数即可计算得出归算到高压侧的变压器电阻RT、电抗XT和激磁损耗SO等有关数据。资料个人收集整理，勿做商业用途1) 发电厂主变压器参数计算：发电厂5：两台31.5MVA变压器，由于是升压变压器，故高压侧额定电压为121KV,查参考资料可知P0 = 38.5KW，PS= 140KW，US%=10.5，IO%=0.8故两台变压器并联后归算到高压侧的参数为另一台63MVA变压器，由于是升压变压器，故高压侧额定电压为121KV,查参考资料可知P0 = 65KW，PS= 260KW，US%=10.5，IO%=0.6故变压器归算到高压侧的参数为发电厂6：2) 变电站主变压器参数计算（以下计算结果均为两台变压器并联后归算到高压侧的参数）变电站1：变压器为25000/110，高压侧额定电压110KV,查参考资料可知P0 = 32.5KW，PS=125 KW，US%=10.5，IO%=0.8故设计提示： 110千伏级升压变压器高压侧额定电压为121千伏，而110千伏级降压变压器高压侧额定电压为110千伏，故两组公式中的电压不能用错。变电站2：变电站3：变电站4： 所有变压器的选择和参数计算结果详见： 变压器的选择和参数计算结果（均为并联后的结果）项目厂(站)主变型号额定电压(Kv)归算到高压侧等值阻抗()激磁损耗(MVA)火电厂B1、B231500/121121/6.31.03+j24.40.077+j0.504火电厂B363000/121121/6.30.959+J24.40.065+J0.378水电厂40000/110121/6.30.796+j19.220.092+j0.64变电站125000/110110/111.21+j25.410.065+j0.4变电站2变电站3变电站4三、 输电线路参数的计算线路名称5-15-35-46-36-46-2电气距离425552574345导线型号2LGJ-95LGJ-70LGJ-70LGJ-70LGJ-702LGJ-95对于LGJ-70 导线，其单位长度阻抗为r0=0.45+J0.44（），充电功率Qc=3.14Mvar/100km资料个人收集整理，勿做商业用途对于LGJ-95 导线，其单位长度阻抗为r0=0.33 +J0.43（），充电功率Qc=3.18Mvar/100km，线路参数按1.1倍线路长度计算，则各段线路长度及参数如表资料个人收集整理，勿做商业用途线路名称5-15-35-46-36-46-2长度（KM）425552574345电阻（）6.9724.7523.425.6519.357.47电抗（）9.024.2522.925.1418.969.65充电功率（Mvar）-2.67-1.73-1.63-1.79-1.35-2.86注：对于双回路线路其值为并联后的结果四、 电力网变电站运算负荷的计算设计提示：为使计算简化，首先要计算各变电站的运算负荷。降压变电站的运算负荷等于变电站低压母线负荷，加上变压器绕组中的功率损耗（即串联损耗）与导纳中功率损耗（即并联损耗），再加上变电所高压母线所连的所有线路充电功率的一半，如图1。资料个人收集整理，勿做商业用途图1变电站运算负荷计算图下面对各种运行方式进行运算负荷计算设计提示：本次设计只要求计算夏季最大、最小两种运行方式。1. 冬季最大负荷运行方式1) 变电站1按电力网的额定电压计算电力网中变压器绕组的功率损耗 则变电站1的运算负荷2) 变电站23) 变电站34) 变电站42. 冬季最小负荷运行方式29 / 30变电站运算功率计算结果表（相应单位为：MW，Mvar，）变电站变压器低压侧功率变压器激磁功率变压器RT变压器XT 变压器功率损耗变压器高压侧流入功率 输电线充电功率变电站 运算功率冬季最大负荷站136.00 17.42 0.07 0.40 1.21 25.41 0.16 3.36 36.16 20.78 1.34 0.00 36.22 19.85 站2站3站4冬季最小负荷站1站2站3站4夏季最大负荷站1站2站3站4夏季最小负荷站1站2站3站4五、 设计网络归算到高压侧的等值电路根据计算结果可作出归算到高压侧的等值电路，如图2图2 设计系统归算到高压侧的等值电路六、 功率分布计算设计说明：按照本设计所选择的结线方式，有两种结线方式，一种为单端供电的直馈线方式，即接线图中的5-1和6-2；另一种为两端供电方式，即图中的5-4-6和5-3-6。资料个人收集整理，勿做商业用途单端供电网的功率分布计算是潮流计算的基础，由于一般是已知各负荷点功率，故应从末端负荷点开始，逐段往电源点计算各段的功率损耗和功率分布，在功率分布计算中，由于还不知道网络中各节点的实际电压，故在计算功率分布时，公式中的电压用网络额定电压代替。资料个人收集整理，勿做商业用途对于两端供电网，首先应按有关公式计算出功率初分布，并找出功率分点，然后在功率分点将两端供电网拆开成两个单端供电网，再按单端供电网的功率分布计算即可。资料个人收集整理，勿做商业用途本次设计只要求计算冬季最大、最小两种运行方式。1. 冬季最大负荷运行方式功率分布计算1) 线路5-1段功率分布计算线路5-1段：从线路末端向始端计算功率分布运算负荷 6.06+J4.16火电厂变电站输电线双回并联后的电阻及电抗输电线双回并联后的充电功率的一半1d536.22 +J19.85 6.06+J4.16 -J1.3421.21+J13.06)6.97+J 9.0110.55+J6.81R51+J X5110.55+J6.81资料个人收集整理，勿做商业用途5-1段冬季最大负荷功率分布计算图设计提示：红字为设计说明，实际论文中不必要。线路5-1段的末端功率即为变电站1的运算负荷功率，即为 线路5-1段的功率损耗为 线路5-1始端功率 从发电厂5高压母线流入线路5-1的功率为从而可得如图所示的5-1段功率分布1d536.22 +J19.85 6.06+J4.16 -J1.3421.21+J13.06)6.97+J 9.0110.55+J6.81R51+J X5110.55+J6.810.98+J1.2736.22+J19.8537.21+J21.1237.21+J19.78资料个人收集整理，勿做商业用途5-1段冬季最大负荷功率分布图2) 线路6-2段功率分布计算6-2段冬季最大负荷功率分布图两端供电方式5-4-6和5-3-6的功率分布进行计算。设计说明：对于两端供电网的功率分布计算必须分两步进行，即先通过功率初分布计算找出功率分点，然后在功率分点处将两端供电网打开成为两个单端供电网，于是就可分别按单端供电方式进行功率实际分布计算了。资料个人收集整理，勿做商业用途下面分别对5-4-6和5-3-6的功率分布进行计算。两端供电网5-4-6的功率分布计算线路名称5-15-35-46-36-46-2电气距离(KM)4255525743453) 两端供电网5-4-6功率分布计算两端供电网5-4-6功率初分布计算，由于设计方案中对于两端供电网的各段线路均采用同一导线截面，即为均一网络，故功率初分布可按长度成反比例分配，资料个人收集整理，勿做商业用途将两端供电网络在4点拆开，则成为两个单端供电网，则可计算功率分布。a) 两端供电网拆开后5-4功率分布计算对于拆开后的5-4网的初分布功率，即为5-4段的末端功率，于是线路5-4段的功率损耗为 线路5-4始端功率 从发电厂5高压母线流入线路5-4的实际功率为从而可得如图所示的5-4段功率分布5-4段冬季最大负荷功率分布图b) 两端供电网拆开后6-4功率分布计算对于拆开后的6-4网的初分布功率，即为6-4段的末端功率，于是线路6-4段的功率损耗为 线路6-4始端功率 从发电厂6高压母线流入线路6-4的实际功率为从而可得如图所示的6-4段功率分布6-4段冬季最大负荷功率分布图4) 两端供电网5-3-6的功率分布计算线路名称5-15-35-46-36-46-2电气距离(KM)425552574345两端供电网5-3-6功率初分布计算2. 冬季最小负荷运行方式功率分布计算最后可得四种运行方式下的网络功率分布如表功率分布表（单位：MW MVAR)线路末端功率线路功率损耗线路始端功率母线流入线路功率线路名称有功功率无功功率有功功率无功功率有功功率无功功率有功功率无功功率冬季最大负荷运行方式线路5-136.22 19.85 0.98 1.27 37.21 21.12 37.21 19.78 线路5-312.30 6.35 0.39 0.38 12.69 6.73 12.69 5.87 线路5-412.76 6.77 0.40 0.40 13.16 7.17 13.16 6.35 线路6-234.21 18.42 0.93 1.20 35.14 19.63 35.14 18.19 线路6-311.87 6.13 0.38 0.37 12.25 6.50 12.25 5.60 线路6-415.43 8.19 0.49 0.48 15.91 8.67 15.91 7.99 冬季最小负荷运行方式线路5-130.18 15.90 0.67 0.87 30.85 16.76 30.85 15.43 线路5-39.22 4.35 0.21 0.21 9.43 4.56 9.43 3.69 线路5-410.93 5.58 0.29 0.29 11.22 5.87 11.22 5.05 线路6-227.16 13.96 0.58 0.74 27.73 14.70 27.73 13.27 线路6-38.90 4.19 0.21 0.20 9.10 4.40 9.10 3.50 线路6-413.22 6.75 0.35 0.35 13.57 7.10 13.57 6.42 夏季最大负荷运行方式线路5-1线路5-3线路5-4线路6-2线路6-3线路6-4夏季最小负荷运行方式线路5-1线路5-3线路5-4线路6-2线路6-3线路6-4七、 电压分布和调压计算设计说明：在前面功率分布计算的基础上，即可进行电压分布计算；所谓电压分布即是要计算网络中各个元件上的电压损耗和各节点的电压的大小，由于本设计中的电网电压等级不高、输送功率不很大、距离也不很远，故在计算电压损耗时，可以只计算电压降落的纵分量，而不计算电压降落的横分量。资料个人收集整理，勿做商业用途元件上电压降落的纵分量，即电压损耗为计算步骤是从发电厂高压母线电压为起点，逐段计算各段线路上的电压损耗，（注意：这时计算电压损耗要用已求得的实际电压进行计算）求得各变电站高压母线电压，再从变电站高压母线计算变压器中的电压损耗，从而求得各变电站低压母线电压，（注意：对各变电站的低压侧来说，这时求出的电压是归算至高压侧的电压值，应该用变压器变比归算到低压侧电压），从而求出各节点的电压。为了满足各变电站的调压要求，还必须进行变压器分接头选择、校验。资料个人收集整理，勿做商业用途本次设计只要求计算夏季最大、最小两种运行方式。1. 确定发电厂发电机母线电压及高压母线电压的原则设计说明：由于火电厂发电机带有地方负荷，其电压应该按调压要求决定，因此要先决定其电压。而发电厂因处于线路首端，一般来说高压母线应保持较高的数值，可对于最大、最小负荷分别先选一个高于网络额定电压的数值，再分别加上最大、最小负荷时升压变压器的电压损耗（一般可以用电压降纵分量代替），即得到最大、最小负荷时发电机低压母线电压归算到高压侧的电压值，再通过选择发电厂升压变压器的分接头，使低压母线电压满足相应要求。而发电机母线电压要求根据发电机母线负荷（即所谓机端负荷）对电压的要求而定。资料个人收集整理，勿做商业用途而网络其余节点电压则根据前面所选择的发电厂高压母线电压逐段逐点往各负荷点计算，并根据各负荷点对调压的要求，选出各变电站变压器的分接头，使能满足最大、最小负荷各节点对调压的要求。资料个人收集整理，勿做商业用途由上可知，发电厂高压母线电压一般是先假定的，如果经过计算上述假定的数值不满足要求，则必须反复调整其假设值。资料个人收集整理，勿做商业用途在本设计中经过初步计算，先暂时给定发电厂高压母线的电压为：冬季最大和最小运行方式下火电厂高压母线的电压分别为116.3kV和111.5kV ，而水电厂电压则由计算决定。资料个人收集整理，勿做商业用途2. 冬季运行方式下火电厂5发电机电压计算1) 冬季最大运行方式下，火电厂5发电机母线电压计算应按前面假设，其高压母线电压为116.3kV，发电厂5变压器高压侧功率为高压母线流入四条线路，即双回5-1、5-3、5-4功率之和，即资料个人收集整理，勿做商业用途按照前面选择的发电厂5的主接线方式，四台发电机分为两组，其中两台因为要供给地方负荷，所以设置发电机母线，而两外两台发电机则用扩大单元接线直接经过一台变压器与高压母线相连。按照这种接线方式，将高压母线的功率分别分配一半给两种不同接线的发电机，于是，具有发电机母线的两台发电机变压器高压侧流入母线的功率为：资料个人收集整理，勿做商业用途火电厂54123原有系统地方负荷双回出线5-1出线5-3出线5-41233变压器（1、2号）绕组中的电压损耗为发电机母线（即变压器1、2号低压侧）电压归算到高压侧的值为设计提示：为了满足发电机母线地方负荷对于电压的要求，可以采用选择变压器分接头的办法来达到；按照题目所给要求，火电厂地方负荷（即机端负荷）的调压要求为逆调压（调压要求见后面设计说明）。资料个人收集整理，勿做商业用途按照发电机机端负荷为逆调压的要求，在最大负荷时发电机母线电压要求为即，则升压变压器分接头电压为其中为升压变压器低压侧额定电压2) 冬季最小运行方式下，火电厂5发电机母线电压计算应按前面假设，其高压母线电压为111.5kV，发电厂5变压器高压侧功率为高压母线流入四条线路，即双回5-1、5-3、5-4功率之和，即资料个人收集整理，勿做商业用途按照前面所述的功率分配，具有发电机母线的两台发电机变压器高压侧流入母线分配一半的功率为： 变压器（1、2号）绕组中的电压损耗为发电机母线（即变压器1、2号低压侧）电压归算到高压侧的值为按照发电机机端负荷为逆调压的要求，在最小负荷时发电机母线电压要求为即，则升压变压器分接头电压为3) 对于不能带负荷调节抽头的变压器，取两个分接头电压的平均值选择最接近的标准分接头为按照所选分接头校验发电机低压侧实际电压：最大负荷时为：最小负荷时为：与要求电压很接近，故基本满足发电机机端负荷对于逆调压的要求。设计说明：本设计各点电压计算的步骤按照网络图在给定火电厂5该压母线电压的基础上，分以下步骤进行：a) 第一步：从给定发电厂5该压母线开始，计算双回线直馈线路5-1段电压损耗和变电站1高低压母线电压（注意：这时已知的是5-1段的始端电压，故要用线路5-1段的始端功率）；资料个人收集整理，勿做商业用途b) 第二步：从给定发电厂5该压母线开始，计算线路5-3段电压损耗和变电站3高低压母线电压（注意：这时已知的是5-3段的始端电压，故要用线路5-3段的始端功率）；资料个人收集整理，勿做商业用途c) 第三步：从给定发电厂5该压母线开始，计算线路5-4段电压损耗和变电站4高低压母线电压；d) 第四步：从求出的变电站3高压母线电压计算线路6-3段电压损耗，（注意：这时已知的是6-3段的末端电压，故要用线路6-3段的末端功率）从而求得水电厂6高压母线电压，并通过选择变压器分接头计算水电厂地压母线电压（注意：这里也可以用6-4段来求水电厂6的电压，结果是相同的）；资料个人收集整理，勿做商业用途e) 第五步：从而求得水电厂6高压母线电压，计算双回线路6-2段电压损耗和变电站2高低压母线电压；计算步骤如下图所示： 152346电压分布计算步骤图火电厂5单位kV水电厂6单位kV第一步第二步第三步第四步（或）第四步第五步注：虚线剪头代表计算方向资料个人收集整理，勿做商业用途3. 冬季运行方式下，各变电站及水电厂6电压计算设计说明：在上面发电厂电压决定的基础上，就可进行各变电站电压分布计算，计算办法为：利用前面已经计算设计网络的功率分布和发电厂5高压母线电压给定的基础上，由发电厂5高压母线开始，计算各段线路的电压损耗，求得各变电站高压母线电压，再计算各变电站变压器中的电压损耗，求得各变电站低压母线电压归算到高压侧的值，然后通过选择变压器分接头来满足各变电站的调压要求。资料个人收集整理，勿做商业用途关于调压要求，通常有三种调压方式（要求）：第一种是逆调压，要求最大负荷时，母线电压为网络额定电压的1.05倍，最小负荷时，母线电压保持为与网络额定电压相等，这种调压方式的调压要求最高；资料个人收集整理，勿做商业用途第二种是常调压，要求最大负荷、最小负荷时,母线电压在网络额定电压的（1.0251.05）倍之间，这种调压方式的调压要求次之；资料个人收集整理，勿做商业用途第三种是顺调压，要求最大负荷时，母线电压不超过网络额定电压的1.075倍，最小负荷时，母线电压不低于网络额定电压的1.025倍，这种调压方式的调压要求最低。资料个人收集整理，勿做商业用途1) 变电站1a) 冬季最大负荷时双回线路5-1并联后线路始端功率为（注意：这里要用线路始端功率，而不是母线流入线路的功率）双回线路5-1段电压损耗为变电站1高压侧电压为变电站1高压侧流入功率为（注意：这里不是变电站运算负荷功率，而是通过变压器绕组的功率）变电站1变压器电压损耗变电站1归算到高压侧的低压母线电压b) 冬季最小负荷时双回线路5-1并联后线路始端功率为：双回线路5-1段电压损耗为变电站1高压侧电压为变电站1高压侧流入功率为变电站1变压器电压损耗变电站1归算到高压侧的低压母线电压c) 变电站1调压计算（即分接头选择和实际电压计算）按照题目对变电站1的调压要求为逆调压，即在最大负荷时变电站低压母线电压要求为、最小负荷时变电站低压母线电压要求为。资料个人收集整理，勿做商业用途则变压器抽头电压分别要求为最大负荷时最小负荷时对于不能带负荷调节抽