《利用并联电容器实现电力系统电压调整》由会员分享，可在线阅读，更多相关《利用并联电容器实现电力系统电压调整（23页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、辽宁工业大学电力系统自动化课程设计（论文）题目 利用并联电容器实现电力系统电压调整院係）：电气工程学院专业班级：学 号：学生姓名：指导教师：起止时间：2012.1231一2013.01.11课程设计（论文）任务及评语院（系）：电气工程学院教研室：电气工程及其自动化学号学生姓名专业班级利用并联电容器实现电力系统电压调整（3）题目电力系统图如图：1. 励磁可调节发电机：Pn=280MW, cos n=0.85, Un=10.5KV, Xd=Xq=1.5；2. 变压器 T1： SN=320MVA,Uk%=10.5,Pk=1.5MW,Io%=4,Po=0.5MW，变比笛=242 8X1.25%/10.
2、5KV3. 变压器 T2： SN=350MVA，Uk%=15，ig 5MW,Io%=4,Po=C|.5MW变比 K,=22084. 每回线路:L=220km,X=0.42I /km, R=0.07Q /km, b1=2.8X 10-6T/km.5. 末端最大负荷:S=250MvA.最小负荷:S=120MVA功率因数均为0.8。任务要求：1计算各元件的参数，并画出系统的等值电路。2对给定的系统（变压器为主分接头，发电机电压额定），计算各点电压。3确定负荷端并联补偿电容器的容量，使发电厂220KV母线电压不超过242KV, 变电所10KV母线电压在10KV到11.5KV之间。4利用单片机（或PLC
3、等）实现对并联补偿电力电容器的实时控制。5对调压结果进行分析总结。1、布置任务，查阅资料，理解电压调整的基本方法和原理。（1天）2、系统等值电路绘制及参数计算。（1天）3、变压器取主分接头，发电机取电压额定，计算各点电压（1天）4、采用负荷端并联补偿电容器调压方法，计算电容值，完成电压调整要求。（2天）5、利用单片机（或PLC等）实现对电力电容器的实时控制。（3天）6、对结果进行分析总结。（1天）7、撰写、打印设计说明书（1天）平时：论文质量：答辩：总成绩： 指导教师签字：年 月 日摘要在电力系统中，大量的负荷需要一定的无功功率，同时电力网中各种输 电设备也会引起无功功率损耗。为了保证用电设备
4、有良好的工作电压，避免 受到配电网电压波动影响而损坏用电设备，配电网需要进行实时电压调整。 目前控制方法主要有发电机控制调压、控制变压器变比调压、利用无功功率 补偿设备调压和利用串联电容器控制电压。其中利用并联电容器实现电力系 统电压调整属于利用无功功率补偿设备调压。其作用是在重负荷时发出感性 无功功率，补偿负荷的无功需要，减少由于输送这些感性无功功率而在输电 线路上产生的电压降落，提高负荷端的输电电压。关键词：无功功率；电压波动；功率补偿；目录第1 章 绪论 11.1 电力系统电压调整概况 11.2 本文主要内容 1第2章 补偿前系统电压计算 22.1 等值电路 22.2 参数计算 22.2
5、.1 变压器参数 22.2.2 输电线路及末端负荷的参数值 32.3 各点电压计算 3第3章 采用并联电容器并联补偿的电压调整计算 53.1 采用并联电容器的电压调整原理与方法 53.2 补偿容量的计算 63.3 电力电容器的选择 7第4章 控制系统设计 94.1 控制系统总体设计 94.2 通信系统设计 104.3 信号传输通道设计 104.4 控制及数据采集设计 114.4.1 控制采集卡硬件结构 114.4.2 DSP 处理器 124.4.3 A/D 转换器 124.4.4 ISA 总线接口电路 124.5 控制设计 13第5章 课程设计总结 15参考文献 16第1章 绪论1.1 电力系
6、统电压调整概况电力系统的电压和频率一样，都是电能质量的重要指标。保证供给用户的电 压和额定电压值的偏移不超过规定的数值，是电力系统运行调整的基本任务之一。 电能以其高效，无污染，使用方便，易于调控等优点普遍应用于社会各领域中。 电力系统的出现推动了电能的应用的发展，使其进入了新的时代。电力系统的规 模和技术水准已经成为一个国家经济发展水平的标志之一。电力系统的负荷包括 电动机、照明设备、电热器具、家用电器、冲击性负荷（电弧炉、轧钢机等）所 有的用电设备都是以额定电压为条件制造的，最理想的工作电压是额定电压。当 网络电压偏离额定电压时，将会对电气设备产生影响。当电压过低时，将加大网络中的功率损耗
7、，造成不必要的电力资源的浪 费，还可能危及电力系统运行的稳定性；而电压过高，则可能损害各种电气 设备的绝缘，为了增加并维持高绝缘水平，势必引起庞大的资金投入。为使 电力系统电压保持在一合理水平，保证电力系统供电稳定，应对电力系统进 行电压调节。输电系统使用串联电容补偿装置能够有效地降低输电系统间的电抗 值，提高输电能力和系统运行的稳定性，降低输电系统工程造价。自 1950 年第一 套 220kV 串联补偿装置在瑞典投入运行以来，高压串联补偿装置在全世界得到了 广泛的应用。1.2 本文主要内容本文主要研究在简单电力系统中，利用并联电容器实现电力系统电压调整。 首先计算了各元件的参数，并画出系统的
8、等值电路，然后计算出各点电压，最后 通过对前面计算数据的整合计算，确定负荷端并联补偿电容器的容量，使发电厂 220KV母线电压不超过242KV,变电所10KV母线电压在10KV到11.5KV之间。 之后将计算结果与实际经验相比较确认偏差不大后，尝试着利用单片机实现对并 联补偿电力电容器的实时控制。2.1 等值电路第2章 补偿前系统电压计算系统等效电路图如图 2.1 所示。图 2.1 系统等效电路图2.2 参数计算2.2.1 变压器参数变压器T1的各参数值:RT1XT1AS01P U 21500 x 242 2K1 N1 X 103 =X 103 0 = 0.858 0S2320000 2N1U
9、 0 U210:K-Q_N1 X 10 =SN1=P + j100 S0 100x 10Q=192204二(0.5 + j 100 x 320)mva 5 + jl2 MVA变压器 T2 的各参数值:RT2XT2AS02P U 21500 x 220 2二一K2 N2 X 10 3 =X 10 3 0 = 0.71 OS2320000 2N 2U 0 U 2 二一K 2 0_N2 X 10 =SN2=P + j厶 S0 100冷x 10Q=22-69Q4二(0.5 + j 而 x A + J14) MVA2.2.2 输电线路及末端负荷的参数值线路参数：1Z 二 R + jX 二一X (0.07
10、 X 220 + j0.42 x 220)0 二(7.7 + j46.2)0L L L 2 11B =x 2 x 2.8 x 10 -6 x 220 S = 6.16 x 10 - 4 S2 L 21AQ = AQ 二一 B V2 = -6.16 x 10-4 x 2202 Mvar = -29.81M varB1B 22 L N根据题意可知cos申=0.8 s i np = 0.6末端最大负荷：S = (250 x cosp + 250 x sinp)MVA 二(200 + jl50) MVA max末端最小负荷：S=(120 x cosp +120 x sinp ) MVA 二(96 +
11、j72)MVAmin2.3 各点电压计算作为初步估算，先用符合功率计算变压器绕组损耗和线路损耗。R = R + R + R = (0.858+0.71+7.7)0 = 9.270LT T1 L T 2X = X + X + R =(19.22+ 22.69+ 46.2)0 = 88.110LTT1L T 2AS= 2002 +1502 x (8.44 + j81.9)MVA = (10.9 + j105.6)MVALT-max2202962 + 722AS=x (8.44 + j81.9) MVA = (2.4 + j23.7) MVALT-min2202所以可得：S = S+AS+AS +A
12、S + jAQ + jAQ = (152.28 + j282.4) MVA1-maxmaxLT -max0102B1B 2S = S+AS+AS +AS + jAQ + jAQ= (39.78 + j122.5) MVA1-minminLT -min0102B1B2利用首端功率求出最大负荷是降压变压器归算到高压侧的低压母线电压，电压值为： 按最小负荷时电容器全部退出运行来选择降压变压器变比，则有U =U3 max0P R + Q X1max1max U0= (242 -152.28 x 9.27 + 282.4 x 88.11242)kV = 133.35kVU =U3 min 0P R +
13、Q X1min1 minU0= (24239.78 x 9.27 + 122.5 x 88.11242)k V = 195.87 k VU195.87U 二一miU 二X11 二 215.457kVt U 3N 103 min220规格化后，取220 土 0/分接头，即K=220二20。0 11第3章 采用并联电容器并联补偿的电压调整计算3.1 采用并联电容器的电压调整原理与方法电力系统中的大部分负荷是电感性的，这些感性负荷要消耗大量的无功功率， 例如：感应电动机消耗的无功功率约占其总功率的60%-70%，变压器约占其总功率 的20%-25%，而空载运行时，变压器的功率因数只有 0.01左右，
14、感应电动机只有 0.1-0.2左右。如果感性负荷所需的无功功率得不到就地补偿的话，势必由发电机 来供给，即电气设备与电源之间存在大量的功率交换。大量的无功电流在电源与 负荷之间流动，造成电网电能的消耗，降低电源的功率因数。因此，一般需要增 设无功功率补偿装置进行无功功率补偿，以提高系统电源的功率因数。在交流电路中，纯电阻元件中负载电流与电压同相位，纯电感负载中电流滞 后电压90。，纯电容负载中电流超前电压90。也就是说，纯电容中的电流与纯电 感中的电流相位相差180。，可以相互抵消，即当电源向外供电时，感性负荷向外 释放的能量由容性负荷储存起来；当感性负荷需要能量时，再由容性负荷向外释 放的能量来提供。能量在两种负荷之间互相交换，感性负荷所需要的无功功率就 可从容性负荷输出的无功功率中得到补偿，实现了无功功率就地解决，达到补偿 的目的。电容器只能发出感性无功功率来提高电压，而不能吸取感性无功功率来降低 电压，它们只能在重负荷时投入，轻负荷可能部分或全部退出运行。为了保证用 户对电压质量的要求，在选用电容器时，变压器的分接头应该按最小负荷时，电 容器全部退出
