【《某变电站的负荷计算与无功补偿案例》3000字】

某变电站的负荷计算与无功补偿案例目录TOC\o"1-3"\h\u24468某变电站的负荷计算与无功补偿案例 1253721.1课题来源 115056任务书 1195821.2各侧负荷计算 1199691.1.1110kV侧负荷计算 1253441.1.210kV侧负荷计算 2245401.3无功补偿计算 3236601.3.1无功补偿概述 3228541.3.2无功补偿校验 4264431.4主变设计与选型 5232801.4.1主变容量的选择 5257481.4.2相数的选择 584101.4.3绕组数的选择 629811.4.4绕组联结方式的选择 6109751.4.5冷却方式的选择 6130761.4.5调压方式的选择 668421.4.6主变选型 733691.5厂用电设计 71.1课题来源任务书1.2各侧负荷计算1.1.1110kV侧负荷计算表1.210kV侧个用户所对应的负荷大小情况用户名称最大负荷（MW）线路长度（km）工厂一510工厂二510工厂三412工厂四48工厂五48工厂六612一般变电站的负荷计算要用到需要系数法来进行计算，这也是一种十分常见的工程计算方法，其优点是计算方便快捷，尤其作为变电站的初步设计，显得十分重要。负荷计算的视在功率、无功功率与有功功率这三者之间的关系有：这里θ指的是功率因数角，cosθ是功率因数，通常电力部门都有要求，Q为无功功率，P指的是有功功率，S为视在功率，P、Q、S三者之间满足勾股定理。那么，110kV侧的计算负荷有：1.1.210kV侧负荷计算表1.210kV侧个用户所对应的负荷大小情况10kV侧的负荷主要有，其具体的计算过程也是需要系数法，有：在计算得到了110kV和10kV侧的计算负荷之后，可直接得到变电站的低压侧计算负荷：1.3无功补偿计算电力系统作为电源点，其不仅要为用户提供有功功率，还要为其提供无功功率，无功功率就需要消耗无功电流，这样就会产生额外的损耗。由于工业生产所需的大量电机等都是感性负载，因此电力系统中的感性负荷居多，因此有时候为了功率因数能够达标，需要增加容性负荷来抵消部分的感性电流，从而提高功率因数，电网中的有功功率损耗ΔP和电压降ΔU与P、Q、U、I、R之间的关系如下：通过上面的公式可知，减少无功不仅能降低有功功率损耗，还能降低电压降，这对于电网运行的经济性和电压质量的提升都有着非常积极的作用。1.3.1无功补偿概述电力公司往往对功率因数有一定要求，一般是不能低于0.9，即，然而实际上很多情况下其本身的负荷情况的功率因数达不到0.9，因此就需要加装容性设备来补偿掉一部分感性无功，从而实现功率因数的提高。图1.3无功补偿示意图上面的图可以清晰的知道所需要补偿的无功功率是ΔQ，假设有功功率为P，补偿前的无功大小为Q1，功率因数为cosφ，那么有：而假设补偿后的无功为Q2，功率因数为cosθ，那么有显然需要补偿的无功ΔQ计算公式如下：1.3.2无功补偿校验无功补偿之后的校验公式有：上面的α和β指的是有功功率同时率和无功功率同时率。上式的意思就是补偿之后的cosθ不能低于0.9，这里用最为简单的固定补偿装置来作为补偿方式，即用电容器装设在低压侧的方式来进行补偿。作为补偿装置的电容器选型如下：表1.4补偿电容器的参数型号额定电压/kV容量kVarBW10.5-60-110.560由前面的计算可知，整个有功P大小是13.5MW，无功Q大小为9MVar，补偿的无功容量为5MVar，α和β这里没有给出具体指导值，不妨取为0.75，那么计算得到补偿之后的功率因数为：这里由计算可知，补偿之后的功率因数已经大于0.9，满足了对功率因数的要求。具体而言，这些作为补偿用的电容器装设在低压侧母线上，连接方式为并联三角形，如下图：图1.5电容器接线方式1.4主变设计与选型主变指的是作为主要电能传输和电压变换的变压器，为考虑到供电可靠性，一般变电站内都考虑装设2台主变，对于负荷较大或比较重要的变电站，其主变台数可以为3~4台，在这里，根据待建变电站容量情况，可以选择两台主变的配置。1.4.1主变容量的选择主变容量主要是根据变电站的负荷情况来进行灵活选择的，由前面计算可知，整个变电站容量为240MVA，主变台数选择是2台，那么为保证当一台主变故障或检修时，剩下的主变还能够依然继续安全稳定运行，则每台主变容量的计算公式如下：上面的计算结果指的是单台主变的需要最小的容量大小，而实际使用中，根据目前最新设计和生产工艺，往往要留有一定的裕度，那么选择应用较多的容量大小为240MVA。1.4.2相数的选择在这里，变压器主要有三相变压器和单相变压器，其中单相变压器多应用于电压等级为330kV以及以上的变电站中，这是因为超高压的变压器，其容量很大，若三相集中在一起，那么制造出来的变压器体积和重要必定十分庞大，这会给运输和安装带来很大困扰。因此在220kV及以下的变电站中，变压器一般都为三相变压器。因此这里主变的相数为三相。1.4.3绕组数的选择绕组数跟主变的几个电压等级有关。若只有两个电压等级，那么两个绕组即可满足要求，若有三个电压等级，显然三绕组变压器的设计和应用更为合理。这里，待建变电站有2个电压等级，用双绕组变压器更为合理。1.4.4绕组联结方式的选择主变的联结方式主要有三角形和星型这两种，三角形接法就是首尾相连，联结符号一般多用Δ或D来表示。星型接法就是尾端并接，连成Y字形，即这种联结符号一般多用Y字母来表示，中性点带引出的用YN符号来表示。这里在高电压等级的电力系统中，一般都为大电流接地系统，即高压部分都用Y型或YN的联结方式。具体到本次设计，220kV侧绕组联结方式为YN型，110kV侧绕组联结方式为YN型，则最后的低压侧10kV绕组联结方式为Δ型。1.4.5冷却方式的选择变压器的冷却方式有很多种，常见的有风冷、自冷和强迫油循环风冷，其冷却效果也各不一样。风冷就是带有风机的冷却方式，这种方式优点是冷却效果好，但风机本身也会消耗电能，且容易故障，对运行维护的要求要高。强迫油循环风冷的效果很好，但由于要在粗大的汇流管里安装潜油泵，这对潜油泵的可靠性要求非常高，因此现在这种冷却方式已应用不多。最后是自冷，指的是不通过其他额外途径，单纯靠自身空气导热的方式来进行冷却，这种冷却方式效果最差，但可靠性最高，缺点是占地面积大。待设计主变容量适中，对冷却要求不高，故考虑到供电可靠性，选择自冷的方式比较合适。1.4.5调压方式的选择变压器的调压方式主要有两种。一种是有载调压方式，另一种是无载调压方式。有载调压简单的来说不停电就能进行电压调节，多应用于负荷变化大，需要经常进行电压调节的场合；无载调压简单的来说，必须要停电之后才能进行电压调节，往往应用于负荷变化小，不太需要电压调节的场合。根据待建变电站现状，其地处负荷中心，对电压调节的要求较高，因此选择有载调压方式，调压范围为±10%。1.4.6主变选型在讨论了主变台数、容量等重要参数之后，结合设备选型手册和目前应用广泛的变压器产品及型号，最终选择主变的参数有：型号：SSZ9-240000kVA/220kV电压比：220±8×1.25%/115/10.5kV接线组别：YN，yn0，d11阻抗电压百分比U高-中=13.1%；U高-低=22%；U中-低=6.57%1.5厂用电设计变电站内所需要用到的电机动力电源、控制、保护以及消防照明等电源需要从厂用电来提供，而变电站将一部分电能分配给厂用电来进行消耗，简单的来说就是用厂用变压器将高压电降压到380V市用电来进行使用。（1）厂用电的接线方式这里待建变电站有两台主变，，低压侧为单母分段，那么可设置2台厂用变，其两台厂用变互为备用，厂用电的接线方式为单母分段。（2）厂用电电压选择待建变电站的低压侧电压等级为10kV，而厂用电一般多为市用电的380V，可用作电机动力和消防照明等电源。（3）厂用变压器选型厂用变压器前面提到应装设2台，互为备用，那么为双绕组变压器，高压侧电压为10kV，