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1、-*1350803111 电力系统稳态分析 课 程 设 计 题 目：110kv电力网最大负荷下的无功补偿和调压计算 系 院：物理与机电工程学院专 业：电气工程及其自动化131班 伟 指导教师： 永科 职称： 副教授 完成日期： 2 0 1 6 年 06 月 12 河西学院本科生课程设计任务书设 计 题 目*110kv电力网最大负荷方式下的无功补偿和调压计算作 者 姓 名伟学院及班级物电学院电气工程及其自动化131班指导教师、职称永科 副教授任务下达日期2016年5月20日1.1设计容1.设计要求按就地无功补偿方式,选择标准电容组进展无功补偿后的潮流计算;通过改变变压器分接头方式,使各母线电压水
2、平符合国家相关规程规定.1.2原始资料：1.电力网接线示意图.本次设计针对*110kv电力网进展,其接线示意图如图4-13所示.图中,发电厂A的高压母线电压为110kv;各变电所中分别装设2台主变压器,110kv线路为双回路钢芯铝绞线。 电力网接线图.2.发电厂、变电所负荷情况及元素技术参数。发电厂、变电所的负荷情况见表4-8，变压器的技术参数见表4-9，线路的技术参数见4-10发电厂、变电所负荷一览表位置发电厂A变电所2变电所3最大负荷MW45030功率因数0.850.80.8 110kv变电所主变压器技术参数表位置A升压站T-1变电所2T-2变电所3T-3型号无励磁调压变压器63000有载
3、调压变压器31500有载调压变压器20000额定容量MVA9031.520台数222空载损耗kw55.836.626负载损耗kw260148104空载电流%0.40.770.84短路阻抗%10.510.5105分接头电压kv121110110110kv线路技术参数表导线型号LGJ-95/35导线型号LGJ-95/35回路数双回路导线阻抗0.332+j0.429长度km60导线充电功率Mvar/110km3.5042.设计的根本要求2.1设计及计算说明书1说明书要求书写整齐，条理清楚，表达正确、语言正确。2计算书容：为各设计容最终成果、确定提供依据进展的技术分析、论证和定量计算，如。3计算书要求
4、：计算无误，分析论证过程简单明了，各设计容列表汇总。 2.2图纸1绘制分析所需的必要图纸2图纸要求：用标准符号绘制，布置均匀，设备符号大小适宜，清晰美观。3.论文(设计)进度安排阶段论文设计各阶段名称起止日期1熟悉设计任务书、设计题目及设计背景资料5月20日5月25日2查阅有关资料5月26日5月27日3阅读设计要求必读的参考资料5月28日5月29日4书写设计说明书5月30日6月20日5小组辩论与质疑6月21日6月22日6上交设计成果6月30日4.需收集和阅读的资料及参考文献指导教师指定1: 珩.电力系统稳态分析第三版M，中国电力，20072：何仰赞，温增银.电力系统分析第三版M，,华中科技大学
5、，20023：悦.电气工程毕业设计指南电力系统分册M，中国水利水电，2008教 研 室 意 见 负责人签名： 年月日目录摘要1第1章原始数据及设计要求21.1节点负荷与电力网接线图21.2 设计容及要求2第2章无功补偿原理及方法221无功补偿设计原理22.2无功补偿的一般方法42.3无功补偿装置的分类4静止无功补偿器52.4 无功功率与电压的调整6第3章电力系统的参数计算83.1的系统参数83.2各系统元件参数计算8第4章负荷节点的无功补偿104.1无功补偿的相关计算104.2电容组的选择10第5章无功补偿后电网的潮流计算115.1变电所T-2的功率损耗和潮流计算115.2线路L耗和潮流计算-
6、2的功率损125.3变电所T-3的功率损耗和潮流计算125.4线路L-1的功率损耗和潮流计算135.5变电所T-1的功率损耗和潮流计算14第6章电路系统的调压计算156.1调整电压的必要性15总结16. z.-摘要随着我国经济建立的不断开展，电网的工作运行收到极大的考验，目前许多变电站普遍存在负荷过重的情况，需要假装无功补偿装置来提高电网输送能力。本文根据电网变压器线路无功损耗产生机理，详细阐述了220KV变电站电力变压器无功补偿计算方法，以提高输电设备的利用率，降低电力系统设备的损耗和有功网损，减少能耗和发电费用，最后对最优方案进展调压计算。关键字：电力网无功补偿调压计算 第1章 原始数据及
7、设计要求1.1节点负荷与电力网接线图电力系统接线图如图1所示,发电厂A的高压母线为110KV,各变电所中分别装设2台主变压器,110KV线路为双回路钢芯铝绞线.图1 电力系统接线图1.2 设计容及要求按就地无功补偿方式进展无功补偿；选择标准电容组进展无功补偿后的潮流计算；通过改变变压器分接头方式,使各母线电压水平符合国家相关规程规定。第2章 无功补偿原理及方法21无功补偿设计原理电网中的电力负荷如电动机、变压器等，大局部属于感性负荷，在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率。在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后，可以提供感性负载所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的
8、无功功率，由于减少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗，这就是无功补偿。无功补偿的根本原理是：把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，能量在两种负荷之间相互交换。这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。 电网中的许多用电设备是根据电磁感应原理工作的。它们在能量转换过程中建立交变磁场，在一个周期吸收的功率和释放的功率相等，这种功率叫无功功率。电力系统中，不但有功功率平衡，无功功率也要平衡。 有功功率、无功功率、视在功率之间的关系为： 图2 各功率几何关系其中：S为视在功率 ；P为有功功率；Q为无功功率； 角为功率因数
9、角，它的余弦是有功功率与视在功率之比，即。由功率三角形可以看出，在一定的有功功率下，用电企业功率因数越小，则所需的无功功率越大。如果无功功率不是由电容器提供，则必须由输电系统供应，为满足用电的要求，供电线路和变压器的容量需要增大。这样，不仅增加供电投资、降低设备的利用率，也将增加线路损耗。为此，国家供用电规则规定：无功电力应就地平衡，用户应在提高用电自然功率因数的根底上，设计和装置无功补偿设备，并做到随其负荷和电压变动及时投入或切除，防止无功倒送。还规定用户的功率因数应到达相应的标准，否则供电部门可以拒绝供电。因此，无论对供电部门还是用电部门，对无功功率进展自动补偿以提高功率因数，防止无功倒送
10、，从而节约电能。改变功率因数作用；一、改善供电品质，提高功率因数。二、减少电力的损失，工厂动力配线依据不同的线路及负载情况，使用电容提高功率因数后，总电流降低，可降低供电端与用电端的电力损失。三、延长设备寿命。改善功率因数后线路总电流减少，使接近或已经饱和的变压器、开关等机器设备和线路容量负荷下降，可以降低温度增加寿命。四、满足电力系统对无功补偿的监测要求，消除功率因数过低而产生的罚款。2.2无功补偿的一般方法无功补偿通常采用的方法主要有3种：低压个别补偿、低压集中补偿、高压集中补偿。下面简单介绍这3种补偿方式的适用围及使用该种补偿方式的优缺点。2.2.1低压个别补偿低压个别补偿就是根据个别用
11、电设备对无功的需要量将单台或多台低压电容器组分散地与用电设备并接，它与用电设备共用一套断路器。通过控制、保护装置与电机同时投切。随机补偿适用于补偿个别大容量且连续运行(如大中型异步电动机)的无功消耗，以补励磁无功为主。低压个别补偿的优点是：用电设备运行时，无功补偿投入，用电设备停运时，补偿设备也退出，因此不会造成无功倒送。具有投资少、占位小、安装容易、配置方便灵活、维护简单、事故率低等优点。2.2.2低压集中补偿低压集中补偿是指将低压电容器通过低压开关接在配电变压器低压母线侧，以无功补偿投切装置作为控制保护装置，根据低压母线上的无功负荷而直接控制电容器的投切。电容器的投切是整组进展，做不到平滑
12、的调节。低压补偿的优点：接线简单、运行维护工作量小，使无功就地平衡，从而提高配变利用率，降低网损，具有较高的经济性，是目前无功补偿中常用的手段之一。2.2.3高压集中补偿高压集中补偿是指将并联电容器组直接装在变电所的610kV高压母线上的补偿方式。适用于用户远离变电所或在供电线路的末端，用户本身又有一定的高压负荷时，可以减少对电力系统无功的消耗并可以起到一定的补偿作用；补偿装置根据负荷的大小自动投切，从而合理地提高了用户的功率因数，防止功率因数降低导致电费的增加。同时便于运行维护，补偿效益高。2.3无功补偿装置的分类无功补偿有很多种类：从补偿的围划分可以分为负荷补偿与线路补偿，从补偿的性质划分
13、可以分为感性补偿与容性补偿。下面将并联容性补偿的方法大致列举：2.3.1同步调相机调相机的根本原理与同步发电机没有区别，它只输出无功电流。因为不发电，因此不需要原动机拖动，没有启动电机的调相机也没有轴伸，实质就是相当于一台在电网中空转的同步发电机。 调相机是电网中最早使用的无功补偿装置。当增加激磁电流时，其输出的容性无功电流增大。当减少激磁电流时，其输出的容性无功电流减少。当激磁电流减少到一定程度时，输出无功电流为零，只有很小的有功电流用于弥补调相机的损耗。当激磁电流进一步减少时，输出感性无功电流。 调相机容量大、对谐波不敏感，并且具有当电网电压下降时输出无功电流自动增加的特点，因此调相机对于电网的无功平安具有不可替代的作用。由于调相机的价格高，效率低，运行本钱高，因此已经逐渐被并联电容器所替代。但是近年来出于对电网无功平安的重视，一些人主重新启用调相机。 2.3.2并联电容器并联电容器是目前最主要的无功补偿方法。其主要特点是价格低，效率高，运行本钱低，在保护完善的情况下可靠性也很高。 在高压及中压系统中主要使用固定连接的并联电容器组，而在低压配电系统中则主要使用自动控制电容器投切的自动无功补偿装置。自动无功补偿装置的构造则多种多样形形色色，适用于各种不同的负荷情况。对于低压自动无功补偿装置将另文详细介绍。 并联电容器的最主要缺点是其对谐波的敏感性。当电网中含有谐波时，电容器
