高电压关键技术专业课程设计方案报告.doc

高电压技术课程设计报告题目：基于Power World/Simulator(13.0版)开式电力网（放射式）防雷仿真设计所在学院 电气工程学院 专业班级 xx级电气工程及其自动化xx班 学生姓名 xx 学生学号 3008xxx 同组队员 xxx 指引教师 刘x丹 提交日期 年 12 月 xx 日 电气工程学院高电压技术课程设计评阅表学生姓名 xx 学生学号 3008xx 同组队员 xx 专业班级 11级电气工程及其自动化争先班 题目名称 基于Power World/Simulator(13.0版)开式电力网（放射式）防雷仿真设计 一、学生自我总结 通过几周时间课程设计，我锻炼了自己动手组织能力，加深理解了团队合伙重要性，懂得在困难面前有战胜信念和决心，学到东西要运用到实际生活当中才干真正掌握。虽然途中遇到了诸多困难，一度让我对设计心灰意冷，但是我通过上网查阅资料和与同窗们探讨办法得到理解决方案，我还体会到了同窗们一起自学讨论乐趣。通过对电网设计，让我理解到某些电力系统元件用法和功能，尚有Power World软件用法，尚有某些课本上学不到知识，使我收获不少。高电压课程设计结束了，但是我摸索脚步尚未止步。 学生签名： xx 年 xx 月 xx 日二、指引教师评估评分项目平时成绩报告（答辩）综合成绩权 重5050单项成绩教师评语： 教师签名： 年 月 日 目 录一、设计背景1二、设计规定1三、设计指标及参数.2四、设计内容 4.1-正常运营6 4.2-发电机2跳闸7 4.3-主变压器2跳闸7 4.4-输电线路6跳闸7 4.5-3KV母线负荷跳闸8 4.6-潮流分布9 4.7-短路电流计算9五、防雷设计12六、总结（感想与心得）14一、 设计背景Power World程序是一种大型电力系统可视化规划、分析与运营控制程序，其设计界面和谐，并有高度交互性。该程序可以进行专业性大型工程实践分析，并且由于其良好交互性和可视化功能，它还可以用于向非专业人员生动逼真地解释电力系统运营基本原理和操作过程。它可以有效地计算高达10，0000个节点电力系统，因而当它作为一种独立潮流分析包时，实用性非常强大。Power World程序有2种操作模式：编辑模式和运营模式。编辑模式用来创立新模型或修改己存在工程；而运营模式则用来模仿演示实际系统。通过点击程序栏编辑 MODE（编辑模式）和RUN MODE（运营模式）按钮，可在两者之间随意切换。下面从基本功能和高档功能两某些阐明Power World V13.0版用法。1、 再次学习、巩固发电机、变压器、输电线路、负荷功能和特点。2、 学习Power World/Simulator(13.0版)软件使用。3、 锻炼了自己积极思考和动手能力以及团队合伙。二、 设计规定1、设计一种小型开式或闭式电力网。（2-6台发电机、2-6回输电线路）2、发电机、变压器、输电线路参数可以变化。3、验证供电网络可靠性、节点功率平衡。4、进行潮流计算、短路计算仿真；进行数据分析。5、进行发电机、主变压器、输电线路、厂用变压器、断路器、隔离开关、CT、PT等电气设备选型（依照个人能力进行选取）。特别是避雷器、避雷线、防雷装置设计，试画出设计简图、原理分析。三、 设计指标及参数图1 115KV主母线节点视图系统参数见下表1至表4。 表1 母线数据 编号名称区域名称基准电压标幺电压实际电压相角(度)有功负荷无功负荷发电机有功发电机无功1220KV母线BUS1122012200.55281.722BUS2122012200.55401.723BUS312201220-1.3602.124BUS412201220-1.23201.185BUS512201220-1.23301.186115KV主母线BUS611150.99873114.853-2.27220KV母线BUS712200.99917219.818-0.638BUS812200.99909219.799-0.89BUS912200.99979219.955-1.4910BUS1012200.99929219.844-1.7511BUS1112200.9998219.956-1.371237KV母线BUS121370.9979436.924-3.38136KV母线BUS13160.998635.992-2.9146KV母线BUS14160.998635.992-2.9416515115KV母线BUS1511150.99867114.846-2.3339111637KV母线BUS161370.9979436.924-3.392371737KV母线BUS171370.9979436.924-3.39156186KV母线BUS18160.998635.992-2.94115193KV母线BUS19131.000773.002-8.23203KV母线BUS20131.000773.002-8.24104213KV母线BUS21131.000773.002-8.2442 表2 主变压器数据 首端节点编号 首端节点名称 末端节点编号 末端节点名称回路类型状态变比调节误差最小调节量最大调节量最小变比最大变比档距6115KV主母线BUS67220KV母线BUS71FixedClosed1-0.510.511.50.511.50.006258BUS86115KV主母线BUS61FixedClosed1-0.510.511.50.511.50.006259BUS96115KV主母线BUS61FixedClosed1-0.510.511.50.511.50.0062510BUS106115KV主母线BUS61FixedClosed1-0.510.511.50.511.50.0062511BUS116115KV主母线BUS61FixedClosed1-0.510.511.50.511.50.006256115KV主母线BUS61237KV母线BUS121FixedClosed1-0.510.511.50.511.50.00625136KV母线BUS136115KV主母线BUS61FixedClosed1-0.510.511.50.511.50.00625193KV母线BUS196115KV主母线BUS61FixedClosed1-0.510.511.50.511.50.00625 表3 负荷数据Load Records编号 节点名称 节点区域名称Load分区名称LoadID有功无功视在功率恒功率有功负荷恒功率无功负荷146KV母线BUS14111515.151146KV母线BUS14112313.1631146KV母线BUS14113525.3952146KV母线BUS14114313.163115115KV母线BUS15111828.258215115KV母线BUS1511211311.411315115KV母线BUS1511310310.4410315115KV母线BUS1511410310.441031637KV母线BUS16111525.39521637KV母线BUS16112525.39521637KV母线BUS16113525.39521637KV母线BUS16114818.06811737KV母线BUS17111525.39521737KV母线BUS17112525.39521737KV母线BUS17113525.3952186KV母线BUS18111525.3952186KV母线BUS18112323.6132186KV母线BUS18113313.1631203KV母线BUS20111313.1631203KV母线BUS20112212.2421203KV母线BUS20113212.2421203KV母线BUS20114313.1631213KV母线BUS2111210.51.1210.5213KV母线BUS2111310.51.1210.5 表4 60MW火力发电机-主变-厂变参数设备名称发电机主变压器高压厂用变压器额定容量（MVA）8016额定电压（KV）12122.5%/10.510.522.5%/6.3额定电流（A）382/4400879/1466联结组号Ynd11Ynd11空载损耗P。(KW)空载电流I。%短路损耗Pk(KW)短路阻抗Uk%18.110.3功率（MW）60定子电压（kV）10.5定子电流（A）4125频率（Hz）50功率因数（cos）0.8转速（r/min）3000四、 设计内容 图4-1 正常运营 图4-2 发电机2跳闸 图4-3 主变压器2跳闸 图4-4 输电线路6跳闸 图4-5 3KV母线负荷跳闸 图4-6 潮流分布图 图4-7 短路计算成果（节点19发生三相短路）短路电流标幺值1.048表4-1 短路计算成果（节点19发生三相短路）短路电流标幺值1.048Fault Data - Buses编号名称相电压 A相电压 B相电压 C相角 A相角 B相角 C1220KV母线BUS10.816470.816470.816475.02-114.98125.022BUS20.816470.816470.816475.02-114.98125.023BUS30.805840.805840.805842.9-117.1122.94BUS40.806780.806780.806783.04-116.96123.045BUS50.806780.806780.806783.04-116.96123.046115KV主母线BUS60.785690.785690.785692.35-117.65122.357220KV母线BUS70.80310.80310.80313.9-116.1123.98BUS80.801160.801160.801163.74-116.26123.749BUS90.802810.802810.802812.82-117.18122.8210BUS100.795630.795630.795632.68-117.32122.6811BUS110.803760.803760.803762.94-117.06122.941237KV母线BUS120.785080.785080.785081.17-118.83121.17136KV母线BUS130.785620.785620.785621.65-118.35121.65146KV母线BUS140.785620.785620.785621.61-118.39121.6115115KV母线BUS150.785650.785650.785652.22-117.78122.221637KV母线BUS160.785070.785070.785071.16-118.84121.161737KV母线BUS170.785070.785070.785071.16-118.84121.16186KV母线BUS180.785620.785620.785621.61-118.39121.61193KV母线BUS19000000203KV母线BUS20000000213KV母线BUS21000000 图4-8 短路计算成果（节点19发生单相短路）短路电流标幺值1.042 表4-2 短路计算成果（节点19发生单相短路）短路电流标幺值1.042Fault Data - Buses编号名称相电压 A相电压 B相电压 C相角 A相角 B相角 C1220KV母线BUS10.815761.022450.983014.2-119.07121.482BUS20.815761.022450.983014.2-119.07121.483BUS30.801421.025260.983842.05-121.12119.794BUS40.802871.024910.983682.19-120.97119.895BUS50.802871.024910.983682.19-120.97119.896115KV主母线BUS60.779211.027180.981681.39-122119.137220KV母线BUS70.796431.025840.984083.05-120.5120.658BUS80.794251.026080.983922.87-120.67120.59BUS90.796751.02620.984191.96-121.32119.7510BUS100.788421.027050.98361.78-121.61119.5811BUS110.798071.025920.984112.08-121.19119.851237KV母线BUS120.778481.027840.979490.09-123.14118136KV母线BUS130.779091.027930.980740.62-122.67118.46146KV母线BUS140.779091.027980.980690.57-122.71118.4215115KV母线BUS150.779161.027270.981471.25-122.12119.011637KV母线BUS160.778481.027840.979480.07-123.15117.991737KV母线BUS170.778481.027840.979480.07-123.15117.99186KV母线BUS180.779091.027980.980690.57-122.71118.42193KV母线BUS1901.059290.951890-126.93114.05203KV母线BUS200.000031.059320.951870-126.93114.04213KV母线BUS210.000031.059320.951870-126.93114.04五、防雷设计：广东重要城乡雷暴日数记录01 广州市 76.1 (30.4)02 汕头市 52.6 (29.4)03 湛江市 94.6 (30.9)04 茂名市 94.405 深圳市 73.906 珠海市 64.207 韶关市 77.908 梅州 79609 南雄 84.710 连县 71.811 梅县 83.112 揭阳 77.313 惠阳 87.114 高要 105.715 汕尾 52.916 宝安 68.417信宜 108.918 台山 87.819 徐闻 98.8全国雷暴日分布图由全国雷暴日分布图可以懂得广东省是属于多雷区域，年平均雷暴日数大概为7080。Td年平均雷暴日，依照本地气象台、站资料拟定 d/a ，广州年平均雷暴日Td=76.1d/a。地面落雷密度和雷暴日关系式为，则=0.084。要做好防雷保护工作，还要注意观测本地雷电活动季节开始和终了日期，广东省每年3月至9月，是雷雨多发季节。防雷保护设备：避雷针普通用于保护发电厂和变电所，可依照不同装设在配电构架上，或独立架设。避雷线重要用于输电线路保护，也可以用来保护发电厂和变电所，同步又分流作用。避雷器是专门用以限制线路传来雷电过电压或操作过电压一种防雷装置。发电厂和变电所防雷保护：发电厂和变电所遭受雷害普通来自两方面：一方面是累直击与发电厂、变电所；另一方面上雷击输电线路后产生雷电波沿该导线侵入发电厂、变电所。对于直击雷保护，普通采用避雷针或者避雷线；雷击输电线路后产生雷电波侵入式发电厂、变电所事故重要因素，重要办法是在发电厂、变电所里安装适合避雷器以限制电气设备上过电压峰值，同步设立进线保护段以限制雷电流幅值和减少侵入波陡度。35kv及如下变电所，需要架设独立避雷针。对于110kv及以上变电所，由于此类电压级别配电装置绝缘水平比较高，可以将避雷针架设在配电装置构架上。发电厂主厂房、主控制和配电装置室普通不装设直击雷保护装置，以免发生反击事故和引起继电保护误动作。由以上可以参照本次设计变电所3、6、37kv采用FZ普通阀式避雷器；115以及220kv采用氧化锌为主金属氧化物避雷器。输电线路防雷设计：220kv输电线路全线假设双避雷线，避雷线对导线保护角为20，在线路上装设自动重叠闸装置。110kv、138kv输电线路全线架设避雷线，避雷线对导线保护角为20到30，在线路上装设自动重叠闸装置。35kv如下线路采用中性不接地或经消弧线圈接地方式，在线路上装设自动重叠闸装置。（在雷电活动激烈地方应尽量减少杆塔接地电阻或在带线下方4到5米处架设耦合地线）多雷区非直配电机防雷保护：采用直击雷保护并在电机母线上装设每相不不大于0.15uF电容器或磁吹避雷器，在电机中性点上装设灭弧电压为相电压阀式避雷器。六、总结（感想与心得） 这次设计报告我深有感触，咱们在没有教师指引状况下，运用自己在课本上所学到知识，通过上网查阅大量资料办法，最后克服了诸多困难，完毕了这次设计报告。几周课程设计报告时间，看似很充裕，但是由于之前没有接触过类似设计，一开始就咱们在分组上伤透了脑筋。咱们组有五个人，每个人究竟擅长那个模块？究竟怎么分才干最有效发挥个人长处，达到事半功倍效果？这个问题纠缠了好久，最后通过一致讨论，咱们把它划分几种模块。每一种人均有专门负责模块。我重要是负责电网设计。我想说，这个模块真是让我榨干了脑浆。依照教师在PPT提示，我先在草稿图上想好开式网络构造，然后在power world这个软件上画出来。软件使用也是一种难题，由于第一次接触这个软件，学习需要一种过程。这当中我重要遇到这几种问题：网络电压过低，即等高线浮现偏蓝色区域。浮现这种现象，也许是由于区域负荷无功功率过高，这时可以通过减少负荷无功功率或者加上并联补偿器来解决。由于电力系统分析简介，并联补偿器是可以提供无功补偿。而网络电压水平取决于无功功率平衡，因而可以通过加并联补偿器办法来解决电压过低问题。网络电压过高，即等高线浮现了偏红色区域。浮现这种现象，与第种现象相反，也许是由于区域负荷无功功率过低导致，也也许是并联补偿过剩问题。这时，通过增长负荷无功功率或者减少并联无功补偿来解决问题。线路过负荷，即饼图视在功率比例过高。浮现这种现象，阐明通过该线路视在功率过大了。这时，可以恰当减少负荷有功出力和无功出力，即减少负荷总视在功率，来减少通过线路视在功率。也可以加上并联补偿器减少通过该线路无功功率办法来减少线路视在功率。母线短路电流过大，即发生单相接地或者三相短路时候母线电流偏大。普通来说，母线电压级别越低，其短路电流越大。浮现这种状况，可以减少负载数量，也可以提高与该母线相连变压器串联电抗数值大小来解决。这样可以减少短路时母线短路电流，提高供电可靠性。 固然，这其中困难不可以忽视。这次设计让我懂得了诸多东西： 要有战胜困难决心和勇气。困难当前，如果你选取了退缩，你将注定失败。无论做什么事都同样，都要有战胜困难决心和勇气。万事起步难，刚开始电路构建真让我伤透了脑筋。但是，我有勇气和决心要战胜这一切，最后努力下，我完毕了电网设计。 团队合伙重要性。这次设计不是个人设计，而是咱们五人组设计，每个人均有自己任务和责任。这就让我意识到了在设计中要摈除“我行我素”风格。就像打篮球同样，一种人战斗换不来团队胜利。当中遇到了诸多问题，咱们都开会来探讨，这样问题就不久得以解决了。团队意识重要性，我再一次领悟到了。 课本上东西要学以致用。教师说过，课本上东西诸多都只是理论上，究竟能不能用，还要靠自己实验去证明。这次设计，当中遇到了诸多困难，自己一腹理论，但是却无从下手，阐明自己动手能力不用，学到东西没有学以致用，没有把它运用到实际生活当中去。因而，学以致用很重要。通过这次设计，我更加深刻理解了团队合伙重要性，学习使用了power world仿真软件使用，理解power world软件强大。还学习了诸多课本上学不到东西，真是受益匪浅。