电力系统分析课程设计

1、£艮川能源学院课程设计课程名称：电力系统分析设计题目:电力系统电压稳定控制设计学 院：电力学院专 业：电气工程及其自动化班 级：1301班姓 名：张務学 号：1310240006成 绩：指导教师：李莉、李静日 期：2015年12月7日一 2015年12 月21 I I摘要电力系统分析是电气工程、电力工程的专业核心课程，通过学 习电力系统分析，学生可以了解电力系统的构成，电力系统的计算分 析及方法、电力系统常见的故障及其处理方法、电力系统稳定性的判 断，为从事电力系统打下必要的基础。电力系统在即使在正常运行时，由于负载的变动，电压也是经 常变化的。电网各点的实际电压一般不能与额定电压恰

2、好相等，实际 电压与额定电压之差称为电压偏移。电网的存在的电压偏移是不可避 免的，但要求这种电压偏移不能太大，否则不能保证电质量。所以电力系统的调整目的就是要采取各种措施，使用户的电压 偏移保持在规定的范围内，但由于电力系统结构复杂，有许多发电厂, 变电所和用户节点，要对这些节点电压全部实行监控是现阶段技术所 达不到的。电压控制的几种方式是实现电力系统安全经济发供电的必 要措施和重要工作环节，因此电压控制在电力系统的规划计算，生产 运行，调度管理及科学计算中都有着广泛的应用。也就是说对于学习 电气工程机器自动化专业来说，掌握电压控制是非常重要和必要的。目录摘 要错课!未定义书签。一、电力系统的

3、电压控制错误!未定义书签。1.1我国电压合格率指标错误!未定义书签。1.2中枢点的电压管理51.2.1中枢点的概念51.2.2中枢点的选择5123中枢点的应用51.2.4中枢点的调压描施5二、电压调整的基本原理67三、电压调整措施83.1改变变压器的电压比调压893.1.1升压变压器的分接头选择123丄11设计目的123.1.12设计要求123.1.2计算步骤12-133.13分析结果133.1.4关于三绕组变压器的分接头选择143.1.5改变变压器电压比调压的不足153.2改变发电机端电压UG调压103.3改变网络中无功功率分布调压103.4改变输电线路参数调压11四、总结与体会16五、致谢

4、错误!未定义书签。六、参考文献18七、课程设计的考核199电力系统的电压控制通过控制电力系统屮的各种因素，使电力系统电压满足用 户、设备和系统运行的要求。1.1电压合格率指标我国电力系统电压合格指标：35kV及以上电压供电的负荷：+5%-5%10kV及以下电压供电的负荷：+7%-7%低压照明负荷：+5%10%农村电网（正常）+7.5% -10%（事故）+10%-15%按照中调调规：发电厂和变电站的500RV母线在正常运行方式情况下，电压允许偏差为系统 额定电压的0%+10%；发电厂的220LV母线和500kV变电站的中压侧母线在正常运行方式情况下，电 压允许偏差为系统额定电压的0% +10%:

5、异常运行方式时为系统额定电压的 -5% 10%o220kV变电站的220kV母线、发电厂和220kV变电站的llOkV 35kV母线 在正常运行方式情况下，电压允许偏差为系统额定电压的-3%+7%；异常运行 方式时为系统额定电压的±10%。带地区供电负荷的变电站和发电厂（直属）的10 （6） kV母线正常运行方 式下的电压允许偏差为系统额定电压的0% +7%。1.2中枢点的电压管理1.2.1中枢点的概念:在电力系统中一般是取一些具有代表性的 节点加以监控，如果这些节点电压符合要求，则它们邻近的其他节点 的电压也在允许范围内，这些节点被称为电压监控中枢点，简称电压 中枢点。1.2.2中

6、枢点的选择：电压中枢点一般选择在区域性发电厂的 高压母线，有大量地方性负荷的发电厂母线，枢纽变电所的二次母线 和城市直降变电所的二次母线。1.2.3中枢点的应用：对于实际的电力系统，首先选择用来 控制电压的一批中枢点，然而分析由中枢点供电的所有用电设备的日 负荷曲线及其对电压的质量要求，并综合考虑电力网的电压损耗后， 求出对相应中枢点的电压要求和变化范围，采取相应措施，使中枢点 的电压保持在某个值，这样由它供电的所有用电设备都能正常工作， 即它们的电压都接近额定值，电压偏移都能在允许的变化范围内。1.2.4中枢点的调压措施：(1) 逆调压方式：在负荷高峰时升高中枢点电压，负荷低谷时 降低中枢点

7、电压的调压方式(2) 顺调压方式：在负荷高峰时允许中枢点电压低一些，但不 低于线路额定电压的107.5%。(适用于离中枢点近的用户)(3) 恒调压方式：无论在负荷高峰或负荷低谷，中枢点电压基 本保持不变的调压方式，也称常调压。中枢点的电压一般是线路额定 电压的 102%105%。二、电压调整的基本原理无功功率平衡是保证电力系统有较好的运行的必要条件，但即 使电力系统有充足的无功功率备用，由于电能传输过程中不可避免的 电压损耗，要保证所有用户的电压质量都符合电能质量要求，有时还 要采用必要的调压手段，现以下图的最简化电力系统为例，说明常用 的各种调压措施所依据的基本原理。如图所示，发电机通过升压

8、变压器，电力线路和降压变压器向 用户供电，输出功率为p + jQo为简单起见，略去线路上的并联 电容所发出的无功功率及变压器的励磁功率。变压器的参数都以归算 到高压侧且与线路电阻电抗合并，并忽略了电压降落横向分量， 即取：dU + 8U « AU则在用户端的电压为：式中，klk2分别为升压变压器，降压变压器；r,x分别为变压器和电力线路总电阻和总电抗A紗T騙12.Q简化电力系统图由上面分析可见，要调整用户端电压，可采取以下措施;1）调节励磁电流可以改变发电机端电压Ug;（小范围）；2）适当改变变压器的电压比（kl,k2）；3）改变线路参数X；4）改变无功功率Q的分布；三、电压调整措施

9、3.1改变变压器电压比调压器改变变压器的电压比调压是一种不需要另外增加投资的调压 手段，电力系统中的双绕组变压器和三绕组变压器的高，中压绕组一 般都有若干个分接头可供选择改变变压器的电压比调压实际上就是 根据调压要求选择适当分接头。所以每一个变压器必须在通电前选好 适合的分接头，以保证在运行中无论是负荷高峰还是符合低谷时电压 偏移均不超出允许范围。(1)降压变压器分接头选择：如图所示，设变斥器痛压侧输入功率为 P+jQ ,在忽略变压器励磁功率损耗，归算到岛压侧 的变压器阻抗为Rt + jX厂归算到商压侧的变压器电压损耗为(/厂低压侧实际电压为U2： 小 _PRt + QXtrr _UrUr式中

10、.K为变斥器岛压侧分接头电压U1与额定电压之比。（2）升压变压器的分接头的选择；如图所示，其分接头的选择方法与选择降压变压器基木相同,但它的高压侧流出的功率为P+丿0,高压侧分接头的电压变为；升压变压器注:选择发电厂升压变压器分接头时，无论最大负荷还是最小符合， 一般要求发电机的机端电压不能超过规定的允许范围，如果在发电机 电压母线上有地方负荷，则应当满足地方负荷对发电机母线的调压要 求，一般采用逆调压。3.1.1升压变压器的分接头选择3.1.11设计目的掌握改变变压器变比的调压方式与原理3.1.12设计要求变压器 T： 10.5/121 ：2X25%KV31.5MVAT高压侧阻抗：（3+j4

11、0） Qt/皿广“°畑凡产（山+购财久/诚广114炒也"=（1011）心A3-1-2计算步骤1先计算最大及最小符合时的电圧损耗7max =-PmaR + QmaxX7 _ 28x3 + 14x40 rv 537rr120 'Tmm =.R' + 0-Xr _ 10x3 +10x405心IM''2根据发电机电圧可能调节范围及升压变圧器采用逆调压6 RMWmp （120+5.37）x10.5 k9.672 Umaxt TO 2N2 minT J_ lmin +7,miU kminmm T J U 2N2m in(114+234)xl0516Ku

12、= 12216Kv取算术平均值:U tav119.6 + 122.162Kv = 120.19 心选择最接近的实际分接头：t/“ = 121KU3.1.3分析结果用实际分接头校验变压器额低压母线的实际电压值:负荷高峰时：U、= Uex+'Utwu、. = E："" 10.5 = 10.88K”l 1 Kvk121负荷低谷时：77.= "mn + 'Smp =山+宀 § = jQk-121由校验可知所选择的分接头（主分接头）符合调压要求123.1.4关于三绕组变压器的分接头选择三绕组变压器的高中压绕组都有分接头，需要对高压和中压绕组 的分接

13、头经过二次计算来逐个选择。至于先选择哪一侧的分接头，要 根据功率的流向来决定。以降压变压器为例:其功率从高压侧流向低中、压侧，先按照低压母线的调压要求选择高压侧分接头，将上图看成一个双绕组变压器如下图：归算高、低压分接头的接线图然后按照中压母线的调压要求选择中压侧分接头，把中高压绕组 看成一个双绕组变压器:归算高、中压侧分接头接线图然后在用双绕组变压器选择分接头的方法计算得出，高中压绕组侧的分接头。3.1.5改变变压器变比调压策略的不足改变变压器变比调压并不能改变无功需求的平衡状态，当系统无 功功率缺额时，负荷的电压特性使系统在较低电压保持稳定运行，但 如果无功功率缺额较大时，为了保持电压水平

14、，有载调压变压器动作, 电压暂时上升，将无功功率全部转嫁到主电网，使主电网电压逐渐下 降，严重可能使系统电压崩溃。所以我国电力系统技术导则规定“对110KV以下变压器，宜考虑至少有一级电压的变压器采用带负载调压方式”。3.2改变发电机机端电压Ug调压应用发电机调压是不需要另外增加投资的调压手段，现代同步 发电机在机端电压偏离额定值%5的范围内，仍能以额定功率运行， 大中型同步发电机都装有自动励磁装置，可以根据运行情况调节励磁 电流来改变其机端电压。适用范围：由于孤立发电厂不经升压直接供电的小型电力网, 其因供电线路不长，线路损耗小，故改变发电机机端电压就可以满足 负荷点的电质量要求，不必再另外

15、增加调压设备。对于多个大型发电 厂的并列运行的电力系统，它只作为一种辅助性调压措施。3.3改变网络中无功功率分布调压当电力系统无功功率不足时，就不能单靠改变变压器的电压比进行调试, 必须在适当的地点进行无功功率补偿。无功功率就地补偿虽然需要添加设备，但 可以改变电力网中无功功率分布，从而减少电力网络中因传输无功功率引起的能 量损耗。（不做详细解释）紗9鋪12。并联电容补偿无功功率示意图3.4改变输电线路参数调压对于110KV和350KV的输电线路，如果传输线路比较长，且需 传输的功率变化比较大，功率因素比较低，则可以在线路上串联电容 器，利用电容器的电容抵消线路上的感抗（相位+90%容抗与相位

16、90% 感抗抵消）使线路的电压损耗减小，线路末端的电压提高，从而改变 电压质量。以简单的架空输电线路为例：（不做详细解释）输电线路串联电容调整四、总结与体会在这次课程设计中让我学到了很多东西，使理论与实践更加接 近，加深了理论知识的理解，强化了知识实习中的感性认识。在本次课程设计中通过两个方而：第一方面是书本知识的了解和应用和有关书籍的查找，我主要是以查找资料书籍为主，了解课程设计有关的资料和应用其中的相关概念来完善自己的课程设计，为下步计算做好基础；第二方面是通过一系列的有关步骤来算出要求 出的数值和得出有关结果，并且使我对公式和电路计算有了新的认 识。在这次的课程设计中，使我将以前忘记的知

17、识点做到了复习，并 且从中学到新的知识点，进一步加深了对以前有些内容的了解和对今 后的学习态度有了明确的方向，更对有关课程设计的方法和步骤有了 进一步的了解等。学会了查相关书籍手册、选择应用有关知识和加深 了解等，从而做到温故而知新。五、致谢课程设计的完成是在我们的导师李莉老师的细心指导下进行 的。在每次设计遇到问题时老师不辞辛苦的讲解才使得我的设计顺利 的进行。从设计的选题到资料的搜集直至最后设计的修改的整个过程 中，花费了李老师很多的宝贵时间和精力，在此向导师表示衷心地感 谢!导师严谨的治学态度，开拓进取的精神和高度的责任心都将使学 生受益终生！还要感谢和我同一设计小组的几位同学，是你们在我平时设计 中和我一起探讨问题，并指出我设计上的误区，使我能及时的发现问 题把设