电气综合设计论文.doc

机电工程学院04级
电气综合设计论文

课题：110KV电力网潮流及调压计算

院系： 机 电 工 程 学 院
专业： 电 气 工 程 及 自 动 化
姓名： 黄安平
学号： 0400120409
指导老师： 高 鹏

2008年1月

目录

摘要 关键字………………………………………………………… 2
第1章 方案设计的条件及要求
1.1元件参数……………………………………………………… 2
1.2设计内容及要求……………………………………………… 2
1.3 系统接线图 ………………………………………………… 3
第2章 系统电路元器件参数计算及选择
2.1. 计算发电厂B和变电所以及输电线路的等值参数.………3
2.2. 计算网络的初步潮流分布………………………………… 4
2.3.计算网络的最终潮流分布,并检查是否有线路过载现象… 6
2.4. 计算发电厂B的高压母线电压.……………………………7
2.5. 计算变电所a. b的高压母线电压…………………………7
2.6. 作出等值网络图,并标注网络的参数和最终潮流分布以及各节点电压. ………………………………………………… 9
2.7. 选择变压器的分接头……………………………………… 9
2.8. 计算系统的全年电能损耗,计算出输电效率 …………………………………………………………… 10
第3章 结束语……………………………………………… 11 参考文献…………………………………………………… 12

摘要：电力系统潮流计算是电力系统设计及运行时必不可少的基本计算，其应用十分广泛。电力网络中的潮流往往需要调整控制。环形网络中潮流分布的计算，直接运用了回路电流法——各回路电压与各回路电路的关系。

关键字： 潮流计算 等值参数 电能损耗 调压 分接头 等值网络图

第1章 方案设计的条件及要求
1.1. 元件参数:
1.1.1发电厂:
发电厂A高压母线: Vmax=118KV, Vmin=115KV
发电厂B中的发电机: Pe=25MW, COSΦ=0.8, Ve=6.3KV
厂用负荷为: 2.5+j1.875MVA (最大负荷:发电厂满载运行 ) 和 1.8+j1.2MVA (最小负荷:负荷率为
60%,COSΦ不变)
1.1. 2. 变压器:
B1: Se=31.5MVA, Ve=121/6.3KV, ⊿Po=86KW, ⊿Pd=200KW, Vd%=10.5, Io%=2.7
B3.B4: Se=31.5MVA, Ve=110/11KV, ⊿Po=86KW, ⊿Pd=200KW, Vd%=10.5, Io%=3.5
B2: Se=15MVA, Ve=110/6.6KV, ⊿Po=50KW, ⊿Pd=133KW, Vd%=10.5, Io%=3.5
3. 输电线路的参数:
Ve=110KV, 均采用LGJ—150导线架设, Djj=5m

1.2. 设计内容及要求
1.2.1. 计算发电厂B和变电所以及输电线路的等值参数.
1.2.2. 计算网络的初步潮流分布.
1.2.3. 计算网络的最终潮流分布,并检查是否有线路过载现象(按导线发热条件确定).
1.2.4. 计算发电厂B的高压母线电压.
1.2.5. 计算变电所a. b的高压母线电压.
1.2.6. 作出等值网络图,并标注网络的参数和最终潮流分布以及各节点电压.
1.2.7. 选择变压器的分接头:
1) 变电所a要求恒调压;
2) 变电所b要求逆调压;
3) 发电厂B的发电机电压保持在6—6.5KV内.
1.2.8. 计算系统的全年电能损耗,设负荷的Tmax=6000h,计算出输电效率.

1.3. 系统接线图

第2章 系统电路元器件参数计算及选择
2.1. 计算发电厂B和变电所以及输电线路的等值参数.
2.1.1 线路的等值参数
R。= =(31.5/150)/km=0.21 (/km)
r = = 6.9 (mm)
X。= 0.1445Lg + 0.0157=0.1445 Lg+ 0.0157 = 0.429 (/km)
G。=0
B。=×10-6=×10-6
=2.65×10-6 (S/km)
LAa=70km LBa=50km LAB=120km LBb=60km
Z1=14.7+j30.03 Y1= j1.855×10-4 S
Z2=10.5+j21.45 Y2= j1.325×10-4 S
Z3=25.2+j51.48 Y3= j3.18 ×10-4 S
Z4=12.6+j25.74 Y4= j1.59 ×10-4 S

2.1.2变压器的等值参数
RT=⊿Pd× Ve2/ 1000Se2
XT= Vd% ×Ve2/100 Se
GT=⊿Po /1000Ve2
BT= Io% ×Se/100 Ve2
B1 ： RT=2.95 XT=48.8 GT=5.87×10-6S BT=58×10-6S
B2 ： RT=7.15 XT=84.7 GT=4.13×10-6S BT=43.4×10-6S
B3 B4： RT=2.44 XT=40.3 GT=7.1×10-6S BT=91.1×10-6S

2.2. 计算网络的初步潮流分布.
B
a
S12
Sa
SB
S2
S1
A2
A1
Z3
Z2

Z1

网络等值电路图

2.2.1最大运行方式时
SLDa=(40+j30)MVA
SLDB=（25+j18.75）— (2.5+j1.87)=22.5+j16.87MVA
SLDB=－22.5－j16.87 MVA
SLDc=(12+j7) MVA
ΔST =(P2LD＋Q2 LD) (RT + jXT )/ V2n
ΔSO = Po + j (Io% / 100) Se
B1变压器损耗： ΔST1=0.19+j3.19 MVA
ΔSO1=0.08+j0.85 MVA
B2变压器损耗： ΔST2 =0.11+j1.35MVA
ΔSO2 =0.05+j0.52MVA
B3B4变压器损耗： ΔST3 =ΔST4=0.50+j8.32 MVA
ΔSO3=ΔSO4=0.08+j1.10 MVA
ΔQB＝－Bi*V2n/ 2
Aa：ΔQB1＝－1.12MVA
Ba：ΔQB2＝－0.80MVA
AB：ΔQB3＝－1.92 MVA
Bb：ΔQB4＝－0.96 MVA

运算负荷：
Sa= SLDa +2(ΔST3+ΔSO3)+ jΔQB1+ jΔQB2=41.18+j46.93 MVA
Sb= SLDb+ (ΔST2+ΔSO2)+ jΔQB4 =12.164+j7.91MVA
Bb线路损耗：ΔS L4＝(P2Sb＋Q2Sb) (R 4+ jX 4)/ V2n＝0.219+j0.448 MVA
SB=Sb+ΔSL4+SLDB+ΔST1+ΔSO1+ jΔQB2+ jΔQB3+ jΔQB4
=－9.84－j8.16 MVA
计算网络功率分布：
S1=[ Sa×(Z*2+Z*3)+ SB×Z*3]/(Z*1+Z*2+Z*3)=24.250+j29.17 MVA
S2=[ Sa×Z*1+ SB×(Z*1+Z*2)]/ (Z*1+Z*2+Z*3)=7.092+j9.61 MVA
S12= S2－SB =16.93+j17.77 MVA

2.2.2最小运行方式时
SLDb=(30+j20)MVA
SLDB=（15+j11.25）— (1.8+j1.2)=13.2+j10.05 MVA
SLDB=－13.2+j10.05 MVA
SLDc=(7+j5) MVA
ΔST =(P2LD＋Q2 LD) (R T + jX T )/ V2n
ΔSO = Po + j (Io% / 100) Se
B1： ΔST1=0.06+j1.11 MVA
ΔSO1=0.08+j0.85 MVA
B2： ΔST2 =0.044+j0.516 MVA
ΔSO2 =0.05+j0.52 MVA
B3B4： ΔST3 =ΔST4=0.26+j4.33MVA
ΔSO3=ΔSO4=0.086+j1.10 MVA
线路段一端的充电功率计算公式：ΔQB＝－Bi*V2n/ 2
Aa：ΔQB1＝－1.12MVA
Ba：ΔQB2＝－0.80MVA
AB：ΔQB3＝－1.92 MVA
Bb：ΔQB4＝－0.96 MVA

运算负荷：
Sa= SLDa +2(ΔST3+ΔSO3)+ jΔQB1+ jΔQB2=30.69+j28.94MVA
Sb= SLDb+ (ΔST2+ΔSO2)+ jΔQB4 =7.094+j5.07 MVA
Bb线路损耗：ΔS L4＝(P2Sb＋Q2Sb) (R 4+jX 4)/ V2n＝0.07+j0.16MVA
SB=Sb+ΔSL4+SLDB+ΔST1+ΔSO1+ jΔQB2+ jΔQB3+ jΔQB4
=－5.77－j6.98 MVA
计算网络功率分布：
S1=[ Sa×(Z*2+Z*3)+ SB×Z*3]/(Z*1+Z*2+Z*3)=18.85+j17.01 MVA
S2=[ Sa×Z*1+ SB×(Z*1+Z*2)]/ (Z*1+Z*2+Z*3)=6.06+j4.94 MVA
S12= S1－SB =11.84+j11.93MVA

2.3. 计算网络的最终潮流分布,并检查是否有线路过载现象
A2
S1′
Sa
a
Sa
S1″
A1
Z1
S2′
S12″
a
B
S12′
SB
S2″
Z3
Z2

2.3.1 最大运行方式时
Sb′= Sb=12.16+j7.91MVA
Sb″= Sb′+ΔS L4=12.38+j8.36MVA
S1′ =S1 =24.25+j29.16MVA
S12′=S12=16.93+j17.77 MVA
Aa：ΔS L1＝(P2S1′＋Q2S1′)(R1+jX 1)/ V2n＝1.74+j3.57 MVA
S1″= S1′+ΔS L1＝25.99+j32.73 MVA
Ba：ΔS L2＝(P2S12′＋Q2S12′)(R2+jX 2)/ V2n＝0.52+j1.07 MVA
S12″= S12′+ΔS L2＝17.45+j18.84MVA
S2′= S12″+SB＝7.62+j10.68 MVA
AB：ΔS L3＝(P2S2′＋Q2S2′)(R3+jX3)/ V2n＝0.35+j0.73 MVA
S2″= S2′+ΔS L3＝7.97+j11.41MVA
变电所a流出的功率：
SA= S1″+ S2″=33.97+j44.15MVA

2.3.2 最小运行方式时
Sb′= Sb=12.16+j7.91MVA
Sb″= Sb′+ΔS L4=7.17+5.24 MVA
S1′ =S1 =18.86+j17.01MVA
S12′=S12=11.84+j11.93 MVA
Aa：ΔS L1＝(P2S1′＋Q2S1′)(R1+jX 1)/ V2n＝0.786+j1.606 MVA
S1″= S1′+ΔS L1＝19.64+j18.61 MV
Ba：ΔS L2＝(P2S12′＋Q2S12′)(R2+jX 2)/ V2n＝0.25+j0.50 MVA
S12″= S12′+ΔS L2＝12.09+j12.44MVA
S2′= S12″+SB＝6.31+j5.45MVA
AB：ΔS L3＝(P2S2′＋Q2S2′)(R3+jX3)/ V2n＝0.15+j0.29MVA
S2″= S2′+ΔS L3＝6.46+j5.74MVA
变电所a流出的功率：
SA= S1″+ S2″=26.11+j24.36 MVA

2.4. 计算发电厂B的高压母线电压.
2.4.1最大运行方式时
VA=115KV
ΔV=(PS2″×R3+Q S2″×X3　)/ VA = 6.86KV
δV=(PS2″×X3－Q S2″× R3)/ VA = 3.47 KV
VBmin==108.20 KV
2.4.2最小运行方式时
VA=118KV
ΔV=(PS2″×R3+Q S2″×X3　)/ VA = 3.89 KV
δV=(PS2″×X3－Q S2″×R3)/ VA = 1.59KV
VBmax==114.13 KV

2.5. 计算变电所a. b的高压母线电压
变电所a的高压母线电压:

2.5.1最大运行方式时
VA=115KV
ΔV=(PS1″×R1 + Q S1″×X1　)/ VA =11.87KV
δV=(P S1″×X1－Q S1″× R1)/ VA =2.61 KV
Va min== 103.16KV

2.5.2最小运行方式时
VA=118KV
ΔV=(P S1″×R1 + Q S1″×X1　)/ VA =7.18KV
δV=(P S1″× X1－Q S1″×R1)/ VA =2.68KV
V a max==110.83KV

变电所b的高压母线电压:

2.5.3最大运行方式时
VB=108.200 KV
ΔV=(PSb″×R4 + Q Sb″×X4)/ VB =3.43KV
δV=(P Sb″×X4－Q Sb″× R4)/ VB =1.97KV
Vb min==104.79 KV

2.5.4最小运行方式时
VB=114.126 KV
ΔV=(P Sb″×R4+ Q Sb″×X4　)/ VB =1.97KV
δV=(P Sb″× X4－Q Sb″×R4)/ VB =1.04KV
V b max==112.22KV

2.6. 作出等值网络图,并标注网络的参数和最终潮流分布以及各节点电压.

A
b
a
B

2.7. 选择变压器的分接头:
2.7.1 变电所a要求恒调压:
Ｖ′a2 max= Va min－(P LDa max×RＴ1+ Q LDa max×XＴ1　)/ Va min =90.5 kv
Ｖ′a2 min= Va max－(P LDa min×RＴ1+ Q LDa min×XＴ1　)/ Va max =102.9 kv
Vtamax=Ｖ′a2 max ×V Ta2N/Vmax=87.9kv
Vtamin=Ｖ′a2 min ×V Ta2N/Vmin=99.9kv
取平均值
Vta=（Vtamax + Vtamin）/2=93.8kv
所以选择110+1*2.5%=112.75kv分接头

2.7.2 变电所b要求逆调压;
Ｖ′b2 max= Vb min－(P LDb max×RＴ2+ Q LDb max×XＴ2　)/ Vb min =100.7kv
Ｖ′a2 min= Vb max－(P LDb min×RＴ2+ Q LDb min×XＴ2　)/ Vb max =107.9 kv
Vtbmax=Ｖ′b2 max ×V Tb2N/Vmax=95.9 kv
Vtbmin=Ｖ′b2 min ×V Tb2N/Vmin=107.9 kv
取平均值
Vtb=（Vtbmax + Vtbmin）/2=101.9 kv
所以选择110+2*2.5%=115.5 kv分接头

2.7.3 发电厂B的发电机电压保持在6—6.5KV内.
Umax=6—6.5KV
VtBmax=(UBmax－ΔVBmax)UT2n/Umax
=(111.3－8.09)6.3/（6～6.5）
=（117.5～117.4)KV
VtBmin=(UBmin－ΔVBmin)UT2n/Umin
=(116.3－4.8)6.3/（6～6.5）
=（121.1～115.3)KV
b: V1t.av=（117.4+127.5）/2=122.4kv
所以选择110+4*2.5%=121 kv分接头
2.8. 计算系统的全年电能损耗,计算出输电效率.
根据Tmax=6000h 、cosθ=0.6，τ=4900h
Aa线路：ΔP L1＝P S1″－PS1′＝1.748 MVA
输电效率%= PS1′/ P S1″×100%=93.3%
Ba线路：ΔP L2＝P S12″－PS12′＝0.524 MVA
输电效率%= PS12′/ P S12″×100%=97.0%
AB线路：ΔP L3＝P S2″－PS2′＝0.358 MVA
输电效率%= PS2′/ P S2″×100%=95.3%
Bb线路：ΔP L4＝P Sb″－P Sb′＝0.219 MVA
输电效率%= P Sb′/ P Sb″×100%=98.2%
线路全年损耗ΔWL=(ΔPL1+ΔPL 2+ΔPL 3+ΔPL 4) τ
=(1.748＋0.524＋0.358＋0.219)×4900
=13960.1 MVA·h
变压器的有功损耗ΔWT=⊿Po×t＋⊿Pd×τ×Sjs/Se
B1: ΔWT1=1630.7 MVA·h
B2: ΔWT2=1071.9 MVA·h
B3 B4: ΔWT34=1531.1 MVA·h
变压器总的全年损耗：
ΔWT=ΔWT1+ΔWT2+ΔWT34=4233.7 MVA·h
系统的全年电能损耗ΔW=ΔWL+ΔWT=18193.8 MVA·h

第3章 结束语
3.1 意见及建议

本文详细110KV电力网潮流及调压计算设计，但是这只是理论上的设计,在工程实验中能否达到要求,这一点由于本身设备条件有限,没能够进行实验,所以还存在一些不足之处，有待进一步完善。
进行本次设计,要求对电力系统分析有一定的基础,本次系统的设计主要要求对发电厂和变电所以及输电线路的等值参数的计算以及潮流分布的计算.

3.2 设计体会
在本次设计的2周左右的时间内，我查阅了许多相关资料，综合运用了大学中所学的电力系统分析以及电力系统继电保护的相关知识，在高鹏老师的指导下完成了110KV电力网潮流及调压计算设计。本次设计中也遇到了许多困难,但是在自己认真查询资料以及同学和老师的热情帮助下,我成功完成了本次设计。
设计完成了,我在此次设计中不仅对以前的知识有了进一步的掌握,还学习到了许许多多在设计方面的技能。总体来说，这次课程设计使我受益匪浅。在体会到设计的艰辛的同时，更让我体会到成功的喜悦和快乐，同时也为下学期的毕业设计积累了不少的财富。通过这次的设计，我的能力提高了不少，同时也希望老师给我的作品多提点意见，让我们能掌握更多的东西。

参考文献
1..李光琦 电力系统暂态分析（西安交通大学）（第二版）
2.陈跃 电气工程专业毕业设计指南（中国水利水电出版）
3.何仰赞 温增银 电力系统分析（华中科技大学出版）（第三版）

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