电力系统稳态分析课程设计报告书

/任务书电力系统分析课程设计设计要求：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=UAV5、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。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:\mydocuments\cljg.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"printscreen"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：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。不收敛的原因有可能是没有选定节点类型。画图时最好是一次画完.中间不要删除.否则会出现错误。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。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：选型标准和参数计算：〔一、选型1、变压器容量和台数发电厂主变容量和台数的确定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不带负荷切换.称为无励磁调压.调整范围通常在±5%。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：３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。目录任务书摘要绘制原始网络结线图………1变压器、线路选型…………2参数计算……3等值网络……4潮流结果……5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ＰＱ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]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〔kVSFP7-240000/220240242±2*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〔kVSFP7-120000/220120242±2*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〔kVSFP7-120000/11012012110.5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<220±2>*2.5%12138.5调压方式空载损耗〔kW负载损耗〔kWH-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<110±8>*1.25%<38.5±2>*1.25%11空载电流%空载损耗〔kW负载损耗〔kWH-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<242±2>*2.5%12110.5调压方式空载损耗〔kW负载损耗〔kWH-MH-LM-L无励磁调压62-370-联结方式阻抗电压%H-MH-LM-LYN/Y0/d1112.611.617.4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Ω/kmΩ/km1e-6/Ω.kmT=25oCT=40oCIm<A>LGJ-240×20.0660.3123.6012961050LGJ-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=25℃P<MVA>Wm<MVA><A>165210494400480264841531231002401648注:环境温度为25℃、导线温度70℃<无日照>时.P=1.732×Uh×J×S.Wm=1.732×Uh×Im。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Ω/kmΩ/km1e-6/Ω.kmT=25oCT=40oCIm