電力系統(tǒng)潮流短路-計(jì)算課程設(shè)計(jì)

一、 設(shè)計(jì)題目：圖1 潮流計(jì)算用圖變壓器T1、T2：SFL1-16000/110，（12122.5）/6.3，Pk=110kW，P0=18.5kW，uk=10.5，I0=0.9；變壓器T3：SFL1-8000/110，（1105）/6.6，Pk=52kW，P0=9.76kW,uk=10.5，I0=1.1；變壓器T4：2SFL1-16000/110，（11022.5）/10.5，Pk=62kW，P0=11.6kW，uk=10.5，I0=1.1。導(dǎo)線型號均為LGJ-150，參數(shù)r0=0.21/km，x0=0.4/km，b0=2.810-6S/km。電網(wǎng)潮流計(jì)算（1）計(jì)算各元件參數(shù)，畫出等值電路；（2）進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算；（3）不滿足供電要求，進(jìn)行調(diào)壓計(jì)算。二、 題目分析：這是一道潮流計(jì)算題，按照一般潮流計(jì)算的步驟將元件轉(zhuǎn)換為等值參數(shù)，這里我們進(jìn)行真實(shí)值的直接計(jì)算，并用近似計(jì)算計(jì)算。由于負(fù)載給出，線路長度已知，我們可以將如圖閉環(huán)的潮流計(jì)算分解成4個(gè)開環(huán)單電源的潮流問題進(jìn)行計(jì)算，并計(jì)算是否有調(diào)壓的必要。三、 潮流計(jì)算過程：(一) 各元件參數(shù)計(jì)算： 120Km線路 R1=r0 l1=0.21120=25.2 X1=x0 l1=0.4120=48B1=b0 l1=2.810-6120S=3.3610-4S 100Km線路 R2=r0 l2=0.21100=21 X2=x0 l2=0.4100=40B2=b0 l2=2.810-6100S=2.810-4S 70Km線路 R3=r0 l3=0.2170=14.7 X3=x0 l3=0.470=28B3=b0 l3=2.810-670S=1.9610-4S 變壓器 T1，T2RT1=RT2=PkUN2SN2103=110103=6.188XT1=XT2=UK%UN2100SN103=10.516000103=96.082S1=P0+jI0%100SN=18.5+j0.9KVA=0.0185+j0.144MVA 變壓器 T3RT3=PkUN2SN2103=52103=9.831XT3=UK%UN2100SN103=10.58000103=158.813S3=P0+jI0%100SN=9.76+j1.1KVA=0.00976+j0.0088MVA 變壓器 T4 RT4=PkUN2SN2103=62103=2.93XT4=UK%UN2100SN103=10.516000103=79.406S4=P0+jI0%100SN=11.6+j1.1KVA=0.0116+j0.176MVA(二) 繪制等效電路：(三) 功率分布計(jì)算：1、各元件功率損耗： 兩臺(tái)T4變壓器并聯(lián)損耗：So=2S0=0.232+j0.352ST4=S2UN212RT4+12XT4=10.22+6.465+j34.705=0.0173+j0.468MVA T3變壓器損耗：ST3=S2UN2RT3+XT3=5.62+4.831+j158.813=0.0412+j0.666MVA 100Km與70Km線路交點(diǎn)4 末端功率損耗S4=ST4+SLD4+So=0.0173+10.2+0.0232+j0.468+6.2+0.352MVA=10.2405+7.02MVA 120Km與100Km線路交點(diǎn)3末端功率損耗S3=ST3+SLD3+S0=0.0412+0.00976+5.6+j0.666+0.088+4.4MVA=5.651+j5.154MVA 1.4間100Km線路損耗SLD14=717S4=71710.2405+j7.02=4.217+j2.891MVASLD14=SLD14-jB22UN2=4.217+j1.197MVAS11=SLD14+SLD142UN2R2+X2-jB22UN2=4.217+j1.197+0.0333-j1.6305MVA=4.2503-j0.433MVA 1.3間120Km線路損耗SLD13=1022S3=10225.651+j5.154=2.569+j2.343MVASLD13=SLD13-jB12UN2=2.569+j0.3102MVAS12=SLD13+SLD132UN2R1+X1-jB12UN2=2.596+j0.3102+0.0139+j0.0266-j2.0328MVA=2.61-j1.696MVA 2.4間70Km線路損耗SLD24=1017S4=.2405+j7.02=6.0238+j4.1294MVASLD24=SLD24-jB42UN2=6.0238+j2.9436MVAS21=SLD24+SLD242UN2R4+X4-jB42UN2=6.0238+j2.9436+0.0546+j0.104-j1.1856MVA=6.0784+j1.862MVA 2.3間100Km線路損耗SLD24=1222S4=12225.651+j5.154=3.082+j2.811MVASLD23=SLD23-jB32UN2=3.082+j1.1172MVAS22=SLD23+SLD232UN2R3+X3-jB32UN2=3.082+j1.1172+0.0187+j0.0355-j1.694MVA=3.101-j0.5413MVA位置1點(diǎn)總損耗S1=S11+S12=4.2503-j0.433+2.61-j1.696=6.8603-j2.129MVA位置2點(diǎn)總損耗S2=S21+S22=6.0784+j1.862+3.101-j0.5413=9.1794+j1.3207MVA(四) 調(diào)壓計(jì)算1. 計(jì)算1.4線路上的電壓值：S11=S11+jB22UN2=SLD14+SLD142UN2R2+X2=4.2503+j1.261MVA位置4由G1提供的電壓為：U41=U1-U1=U1-P11R2+Q11X2U1=121-4.250321+1.26140121=121-1.155=119.84KV由于119.84的輸入電壓大于110額定值，所以調(diào)壓關(guān)系不滿足。（經(jīng)驗(yàn)證其他3路均不滿足關(guān)系） 所以需要降低121KV端的輸出電壓 和提高110的輸入額定值T1 12122.5%/6.3 的變壓器取輸出 1211-5%=114.95KvT4 11022.5%/10.5 的變壓器取輸入 1101+5%=115.5Kv調(diào)壓后：U41=U1-U1=U1-P11R2+Q11X2U1=114.95-4.250321+1.26140114.95=114.95-1.155=113.73KV115.5Kv所以滿足調(diào)壓關(guān)系。經(jīng)驗(yàn)證其他三路均滿足，調(diào)壓成功。結(jié)論：將變壓器 T1，T2 置于121-22.5%和將變壓器 T3，T4 置于110+22.5%調(diào)壓檔可滿足條件。一、 設(shè)計(jì)題目：（1）繪出等值網(wǎng)絡(luò)并化簡；（2）計(jì)算各元件的標(biāo)幺值，求出計(jì)算電抗；（3）計(jì)算短路后0s、0.2s、0.5s時(shí)刻的短路電流。二、 題目分析：題中要求最終進(jìn)行短路電流的計(jì)算，三道小題目已經(jīng)給出了計(jì)算短路電流的思路，考慮到有兩個(gè)短路點(diǎn)同時(shí)作用，需進(jìn)行分解分析，F(xiàn)1發(fā)生三相短路，只有火電廠的發(fā)電機(jī)對其有作用。F2點(diǎn)發(fā)生短路，水電廠的所有發(fā)電機(jī)，火電廠單臺(tái)發(fā)電機(jī)還有無窮大電源對其產(chǎn)生影響，由于無窮大系統(tǒng)距離短路點(diǎn)較遠(yuǎn)，所以產(chǎn)生的影響在下面計(jì)算忽略不計(jì)。二、短路計(jì)算過程：取Sd=100MVA Ud=Uav (一) 各元件電抗的標(biāo)幺值： 發(fā)電機(jī)G1，G2: X1=X2=0.14110080=0.176G3，G4: X3=X4=0.1410060=0.233G5，G6: X5=X6=0.142=0.142 變壓器T1，T2: X7=X8=10.510010090=0.117T3，T4: X9=X10=10.510010063=0.167T5，T6: X11=X12=10.5100=0.0875 線路L1 : X13=0.44160=0.532L2 : X14=0.4480=0.266L3 : X15=0.44110=0.366 電抗器X16=XL%100UN3INSdUd2=0.071031.51006.32=0.679(二) 繪制等效電路圖(三) 化簡等效電路圖X17=12X1+X8+X14=120.176+0.117+0.266=0.413X18=12X5+X11+X15=120.0875+0.142+0.366=0.481X19=X9+X3=0.167+0.233=0.4X20=X3+X16=0.912X21=X4=0.233(四) 計(jì)算各電源電抗：f2 G1.2: Xc1=0.413802100=0.661 G3 : Xc2=0.460100=0.24 G5.6 : Xc3=0.4811002100=0.961f1 G3 : Xc4=0.91260100=0.547 G4 : Xc5=0.23360100=0.140(五) 查計(jì)算曲線數(shù)字表，求電流周期分量的標(biāo)幺值f2點(diǎn)短路計(jì)算結(jié)果：短路計(jì)算時(shí)間電流值提供短路電流的機(jī)組短路點(diǎn)總電流KAG1.20.661G30.24G5.60.9670標(biāo)幺值1.6334.5261.1054.006有名值1.3121.3631.3310.2標(biāo)幺值1.5303.2861.0903.532有名值1.2290.9901.3130.5標(biāo)幺值1.6322.8161.1453.539有名值1.3110.8481.380(六) 計(jì)算短路電流的有名值歸算至短路點(diǎn)電壓級的各等值電源的額定電流和基準(zhǔn)電流IN12=IN1+IN2=2803115=0.833KAIN3=603115=0.3012KAIN56=IN5+I6=21203115=1.2049KA基準(zhǔn)電流：Id115=1003115=0.3012KAf1點(diǎn)短路計(jì)算結(jié)果：短路計(jì)算時(shí)間電流值提供短路電流的機(jī)組短路點(diǎn)總電流G30.547G40.140標(biāo)幺值1.9137.7182.901有名值0.5762.3250.2標(biāo)幺值1.6654.8781.910有名值0.5011.4690.5標(biāo)幺值1.5813.8291.629有名值0.4761.153歸算至短路點(diǎn)電壓級的各等值電源的額定電流IN3=IN3=603115=0.3012KA四、 結(jié)論（期間工作） 對兩道題目分別進(jìn)行分析，在演草紙上進(jìn)行演算。與同學(xué)探討做題思路、方法，初步得出幾輪。 計(jì)算機(jī)運(yùn)用Word輸入公式，計(jì)算結(jié)果，應(yīng)用AutoCad繪制等值電路圖，輸出圖文文件，插入Word文檔。 增加文字?jǐn)⑹?，排版校對，打印出稿。參考資料1、熊信銀、張步涵編.電力系統(tǒng)工程基礎(chǔ).華中科技大學(xué)出版社,2008.22、水利電力部西北電力設(shè)計(jì)院.電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊.中國電力出版社，1989.123、韓學(xué)山、張文編.電力系統(tǒng)工程基礎(chǔ).機(jī)械工業(yè)出版社,2003.2五、 內(nèi)容擴(kuò)展n 系統(tǒng)的發(fā)展過程4 輸電技術(shù)全部發(fā)展史的特征便是不斷地提高線路電壓。4 早期的電力系統(tǒng)線損很大，為了降低線損，必須增加導(dǎo)線截面積和提高線電壓，增加導(dǎo)線截面積勢必增加導(dǎo)線材料及成本，而提高線路電壓相對較為經(jīng)濟(jì)4 提高線路電壓與線路的絕緣有著密切的關(guān)系。隨后線路的絕緣成為輸電發(fā)展的制約因素4 針式絕緣子所能達(dá)到的極限電壓為80kV，1906年懸式絕緣子的發(fā)明使線路電壓提高到110120kV。這樣高的電壓當(dāng)導(dǎo)線截面不夠大時(shí)會(huì)劇烈增加電暈損耗，從而導(dǎo)致鋼芯鋁線的應(yīng)用。此時(shí)線電壓可以提高到150kVn 我國電壓等級的標(biāo)準(zhǔn)4 除我國規(guī)定的交流額定電壓等級外，現(xiàn)在正在研究增設(shè)1000kV特高壓電壓等級4 直流輸電目前還無標(biāo)準(zhǔn)電壓等級，我國已投入運(yùn)行的直流電壓為500kV，正在建設(shè)的有800kV，正在研究中的有直流1000kV4 所有連接于電力網(wǎng)中的用電設(shè)備均用交流電源n 直流輸電4 我國負(fù)荷與能源分布的矛盾造成了電能需要遠(yuǎn)距離傳送4 當(dāng)前我國的現(xiàn)實(shí)任務(wù)是提高500kV送電線路的輸送能力，當(dāng)電網(wǎng)的電壓等級更高，距離超過300km時(shí)，則屬于超高壓長距離輸電網(wǎng)4 超高壓長距離輸電在穩(wěn)定控制、參數(shù)補(bǔ)償及快速繼電保護(hù)方面都提出了新的要求n 超高壓交流輸電的特點(diǎn)4 保持同步發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性成為突出問題。300km以上線路受制于靜態(tài)穩(wěn)定的限制。500kV線路故障時(shí)，先是電壓下降，而后電壓崩潰，然后兩側(cè)電勢間功角增大失去穩(wěn)定。4 解決無功功率流動(dòng)及電壓調(diào)節(jié)問題比較困難，如空載時(shí)受端電壓太高，無功補(bǔ)償對輸送容量起重要作用4 內(nèi)部過電壓的影響大于大氣過電壓4 電暈現(xiàn)象嚴(yán)重4 對通訊線路的危險(xiǎn)影響和對無線電干擾較重n 直流輸電的主要優(yōu)點(diǎn) 4 導(dǎo)線電流密度相同的情況下，輸送同樣的功率三相交流輸電需三根導(dǎo)線，而直流輸電僅需兩根導(dǎo)