110KV电力网潮流及调压计算

长 沙 学 院

课程设计说明书

题系

(

部

目 110KV电力网潮流及调压计算

) 电信系

专业(班级) 电气工程及其自动化 姓学指起

名 号

导止

教日

师 饶瑜 期 2013-12-8——2013-12-15

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电力系统分析课程设计任务书——饶瑜 电力系统分析分析课程设计任务书

系部：电子与通信工程系 专业：电气工程及其自动化 指导老师：饶瑜

课程名称：110KV电力网潮流及调压计算 设计主要内容及要求

1. 计算发电厂和变电站以及输电线路的等值参数 2. 计算网络的潮流分布和母线电压

3. 作出等值网络图，并标注网络的参数和最终潮流分布以及节点电压 4. 选择变压器的分接头

5. 计算系统的全年电能损耗以及输电效率 设计工作量

1. 准备原始数据，计算电路等值参数 2. 复习电力系统潮流计算和调压计算知识 3. 计算网络的潮流分布和节点电压 4. 选择变压器的分接头，确定调压方式 进度安排

第一天：课题介绍，收集相关材料，分析原始数据 第二天：复习电力系统的潮流计算相关知识 第三天：计算网络的潮流分布

第四天：确定变电站和发电厂的调压方式 第五天：编写设计说明书

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原始数据：

元件参数: 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) 2. 变压器:

B1: Se=31.5MVA, Ve=121/6.3KV, ⊿Po=86KW, ⊿Pd=200KW, Vd%=10.5, Io%=2.7

3

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

短路的原因、短路的类型、短路计算的目的

电力系统短路电流计算包括电力系统网络的参数计算和故障点短路电流计算

电力系统不对称短路电流计算包括各序网络的制定和不对称短路的分析

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长沙学院课程设计鉴定表

姓名 学号 专业 班级 设计题目 110KV电力网潮流及调压计算 指导教师 饶瑜 指导教师意见： 评定成绩： 教师签名： 日期： 答辩小组意见： 评定成绩： 答辩小组长签名： 日期： 教研室意见： 最终评定等级： 教研室主任签名： 日期： 说明 课程设计成绩分“优秀”、“良好”、“中等”、“及格”、“不及格”五等。

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目录

一、摘要及关键字 ........................................................................................................................... 7

二、设计参数 ................................................................................................................................... 7

三、设计任务及要求 ....................................................................................................................... 9

四、设计及参数计算 ..................................................................................................................... 10

五、心得体会 ................................................................................................................................. 18

六、参考文献 ................................................................................................................................. 19

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一、摘要及关键字

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，计算的目的主要有：1在规划设计中，用于选择接线方式，电气设备以及导线截面。2在运行时，用于确定运行方式，制定检修计划，确定调整电压的措施。

关键字： 潮流计算 等值参数 节点电压 电能损耗 恒调压 逆调压 分接头 等值网络图

二、设计参数

原始数据：

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元件参数: 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) 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

短路的原因、短路的类型、短路计算的目的

电力系统短路电流计算包括电力系统网络的参数计算和故障点短路电流计算

电力系统不对称短路电流计算包括各序网络的制定和不对称短路的分析

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三、设计任务及要求

电力系统分析课程设计任务书——饶瑜 电力系统分析分析课程设计任务书

系部：电子与通信工程系 专业：电气工程及其自动化 指导老师：饶瑜

课程名称：110KV电力网潮流及调压计算 设计主要内容及要求

6. 计算发电厂和变电站以及输电线路的等值参数 7. 计算网络的潮流分布和母线电压

8. 作出等值网络图，并标注网络的参数和最终潮流分布以及节点电压 9. 选择变压器的分接头 10.

计算系统的全年电能损耗以及输电效率

设计工作量

5. 准备原始数据，计算电路等值参数 6. 复习电力系统潮流计算和调压计算知识 7. 计算网络的潮流分布和节点电压 8. 选择变压器的分接头，确定调压方式 进度安排

第一天：课题介绍，收集相关材料，分析原始数据 第二天：复习电力系统的潮流计算相关知识 第三天：计算网络的潮流分布

第四天：确定变电站和发电厂的调压方式 第五天：编写设计说明书

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四、设计及参数计算

1. 计算发电厂B和变电所以及输电线路的等值参数.

（1）线路的等值参数 R。= S=(31.5/150)/km=0.21 (/km)

r = 150= 6.9 (mm)

5000 X。= 0.1445LgDjjr + 0.0157=0.1445 Lg+ 0.0157 = 0.429 (/km)

6.9 G。=0

B。=

7.587.58×10-6=×10-6

Lg(5000/0.69)Lg(Djj/r)=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）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. 计算网络的初步潮流分布.

S1 Z1 a Z2 B Z3 S2 A1 Sa S12 SB 10

A2

网络等值电路图

（1）最大运行方式时

SLDa=(40+j30)MVA

SLDB=（25+j18.75）— (2.5+j1.875)=22.5+j16.875 MVA

由于是供电端，便于下面计算把SLDB=－22.5－j16.875 MVA SLDc=(12+j7) MVA

变压器的绕阻损耗计算公式： ΔST =(P2LD＋Q2 LD) (RT + jXT )/ V2n 变压器的励磁损耗计算公式： ΔSO = Po + j (Io% / 100) Se

B1变压器损耗： ΔST1=0.193+j3.19 MVA

ΔSO1=0.086+j0.851 MVA

B2变压器损耗： ΔST2 =0.114+j1.351 MVA

ΔSO2 =0.05+j0.525 MVA

B3B4变压器损耗： ΔST3 =ΔST4=0.504+j8.326 MVA

ΔSO3=ΔSO4=0.086+j1.103 MVA

线路段一端的充电功率计算公式：ΔQB＝－Bi*V2n/ 2 Aa线路一端的充电功率：ΔQB1＝－1.122 MVA Ba线路一端的充电功率：ΔQB2＝－0.802 MVA AB线路一端的充电功率：ΔQB3＝－1.924 MVA Bb线路一端的充电功率：ΔQB4＝－0.962 MVA

运算负荷：

Sa= SLDa +2(ΔST3+ΔSO3)+ jΔQB1+ jΔQB2=41.18+j46.934 MVA Sb= SLDb+ (ΔST2+ΔSO2)+ jΔQB4 =12.164+j7.914 MVA 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

=－9.838－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+j29.166 MVA S2=[ Sa×Z*1+ SB×(Z*1+Z*2)]/ (Z*1+Z*2+Z*3)=7.092+j9.610 MVA S12= S2－SB =16.93+j17.77 MVA

（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

由于是供电端，便于下面计算把SLDB=－13.2+j10.05 MVA SLDc=(7+j5) MVA

变压器的绕阻损耗计算公式： ΔST =(P2LD＋Q2 LD) (R T + jX T )/ V2n 变压器的励磁损耗计算公式： ΔSO = Po + j (Io% / 100) Se

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B1变压器损耗： ΔST1=0.067+j1.110 MVA

ΔSO1=0.086+j0.851 MVA

B2变压器损耗： ΔST2 =0.044+j0.516 MVA

ΔSO2 =0.05+j0.525 MVA

B3B4变压器损耗： ΔST3 =ΔST4=0.262+j4.330 MVA

ΔSO3=ΔSO4=0.086+j1.103 MVA

线路段一端的充电功率计算公式：ΔQB＝－Bi*V2n/ 2 Aa 线路一端的充电功率：ΔQB1＝－1.122 MVA Ba 线路一端的充电功率：ΔQB2＝－0.802 MVA AB线路一端的充电功率：ΔQB3＝－1.924 MVA Bb线路一端的充电功率：ΔQB4＝－0.962 MVA

运算负荷：

Sa= SLDa +2(ΔST3+ΔSO3)+ jΔQB1+ jΔQB2=30.696+j28.942 MVA Sb= SLDb+ (ΔST2+ΔSO2)+ jΔQB4 =7.094+j5.079 MVA

Bb线路损耗：ΔS L4＝(P2Sb＋Q2Sb) (R 4+jX 4)/ V2n＝0.079+j0.162 MVA SB=Sb+ΔSL4+SLDB+ΔST1+ΔSO1+ jΔQB2+ jΔQB3+ jΔQB4 =－5.774－j6.986 MVA 计算网络功率分布：

S1=[ Sa×(Z*2+Z*3)+ SB×Z*3]/(Z*1+Z*2+Z*3)=18.856+j17.008 MVA S2=[ Sa×Z*1+ SB×(Z*1+Z*2)]/ (Z*1+Z*2+Z*3)=6.066+j4.948 MVA S12= S1－SB =11.84+j11.934 MVA

3. 计算网络的最终潮流分布,并检查是否有线路过载现象

由潮流初步计算可知，a节点的功率由两个方向流入，故a节点为功率分点。在a节点将网络解开，使之成为两个开式电力网。等值电路如下：

S1″ A1 Z1 a S1′ Sa a S12′ Z2 B S12″ S2′ Z3 S2″ A2 Sa SB

（1）最大运行方式时

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Sb′= Sb=12.164+j7.914 MVA Sb″= Sb′+ΔS L4=12.383+j8.362 MVA S1′ =S1 =24.250+j29.166 MVA S12′=S12=16.93+j17.77 MVA Aa线路段的功率损耗：

ΔS L1＝(P2S1′＋Q2S1′)(R1+jX 1)/ V2n＝1.748+j3.571 MVA

S1″= S1′+ΔS L1＝25.998+j32.737 MVA

Ba线路段的功率损耗：

ΔS L2＝(P2S12′＋Q2S12′)(R2+jX 2)/ V2n＝0.524+j1.070 MVA

S12″= S12′+ΔS L2＝17.454+j18.840MVA S2′= S12″+SB＝7.616+j10.68 MVA AB线路段的功率损耗：

ΔS L3＝(P2S2′＋Q2S2′)(R3+jX3)/ V2n＝0.358+j0.732 MVA

S2″= S2′+ΔS L3＝7.974+j11.412MVA 变电所a流出的功率：

SA= S1″+ S2″=33.974+j44.149 MVA

（2）最小运行方式时

Sb′= Sb=12.164+j7.914 MVA

Sb″= Sb′+ΔS L4=7.173+5.241 MVA S1′ =S1 =18.856+j17.008 MVA S12′=S12=11.84+j11.934 MVA Aa线路段的功率损耗：

ΔS L1＝(P2S1′＋Q2S1′)(R1+jX 1)/ V2n＝0.786+j1.606 MVA

S1″= S1′+ΔS L1＝19.642+j18.614 MVA

Ba线路段的功率损耗：

ΔS L2＝(P2S12′＋Q2S12′)(R2+jX 2)/ V2n＝0.245+j0.501 MVA

S12″= S12′+ΔS L2＝12.085+j12.435MVA S2′= S12″+SB＝6.311+j5.449 MVA AB线路段的功率损耗：

ΔS L3＝(P2S2′＋Q2S2′)(R3+jX3)/ V2n＝0.145+j0.296MVA

S2″= S2′+ΔS L3＝6.456+j5.745MVA 变电所a流出的功率：

SA= S1″+ S2″=26.098+j24.359 MVA

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4. 计算发电厂B的高压母线电压.

（1）最大运行方式时 VA=115KV

ΔV=(PS2″×R3+Q S2″×X3 )/ VA = 6.856 KV δV=(PS2″×X3－Q S2″× R3)/ VA = 3.470 KV VBmin=(VAV)2V2=108.200 KV （2）最小运行方式时

VA=118KV

ΔV=(PS2″×R3+Q S2″×X3 )/ VA = 3.885 KV δV=(PS2″×X3－Q S2″×R3)/ VA = 1.590 KV VBmax=(VAV)2V2=114.126 KV

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: （1）最大运行方式时 VA=115KV

ΔV=(PS1″×R1 + Q S1″×X1 )/ VA =11.872 KV δV=(P S1″×X1－Q S1″× R1)/ VA =2.604 KV Va min=(V2AV)2V= 103.161 KV （2）最小运行方式时

VA=118KV

ΔV=(P S1″×R1 + Q S1″×X1 )/ VA =7.184 KV δV=(P S1″× X1－Q S1″×R1)/ VA =2.680 KV V a max=(VAV)2V2=110.828 KV 变电所b的高压母线电压: （1）最大运行方式时 VB=108.200 KV

ΔV=(PSb″×R4 + Q Sb″×X4)/ VB =3.431 KV 14

25.998+j32.737 12.383+j8.362

19.642+j18.614 δV=(P Sb″×X4－Q Sb″× R4)/ VB =1.972 KV Vb min=(VBV)2V2=104.788 KV （2）最小运行方式时

VB=114.126 KV

ΔV=(P Sb″×R4+ Q Sb″×X4 )/ VB =1.974 KV 7.173+5.241 δV=(P Sb″× X4－Q Sb″×R4)/ VB =1.041 KV V b max=(VBV)2V2=112.157 KV

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 b

a 15 7. 选择变压器的分接头:

(1) 变电所a要求恒调压:

最大负荷时，归算到高压侧的变压器二次侧电压为：

Ｖ′a2 max= Va min－(P LDa max×RＴ1+ Q LDa max×XＴ1 )/ Va min =90.495 kv 103.161

最小负荷时，归算到高压侧的变压器二次侧电压为：

Ｖ′a2 min= Va max－(P LDa min×RＴ1+ Q LDa min×XＴ1 )/ Va max =102.895 kv 110.828

最大负荷时二次侧母线电压应保持1.03ＶN，则分接头电压为： Vtamax=Ｖ′a2 max ×V Ta2N/Vmax=87.859 kv

最小负荷时二次侧母线电压应保持1.03ＶN，则分接头电压为： Vtamin=Ｖ′a2 min ×V Ta2N/Vmin=99.898 kv

取平均值

Vta=（Vtamax + Vtamin）/2=93.879kv

(2) 变电所b要求逆调压;

最大负荷时，归算到高压侧的变压器二次侧电压为：

Ｖ′b2 max= Vb min－(P LDb max×RＴ2+ Q LDb max×XＴ2 )/ Vb min =100.709 kv 104.788

最小负荷时，归算到高压侧的变压器二次侧电压为：

Ｖ′a2 min= Vb max－(P LDb min×RＴ2+ Q LDb min×XＴ2 )/ Vb max =107.934 kv 112.157

最大负荷时二次侧母线电压应为1.05ＶN，则分接头电压为： Vtbmax=Ｖ′b2 max ×V Tb2N/Vmax=95.913 kv

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最小负荷时二次侧母线电压应为ＶN，则分接头电压为： Vtbmin=Ｖ′b2 min ×V Tb2N/Vmin=107.934 kv

取平均值

Vtb=（Vtbmax + Vtbmin）/2=101.924 kv

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

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.

经估算比较可知，各线段的线路传输功率因数均在0.6左右，故取系统功率因数cosθ=0.6。

根据Tmax=6000h 、cosθ=0.6由下图Tmax—τ关系图得, τ=4900h

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Aa线路：有功功率损耗ΔP L1＝P S1″－PS1′＝1.748 MVA

输电效率%= PS1′/ P S1″×100%=93.3%

Ba线路：有功功率损耗ΔP L2＝P S12″－PS12′＝0.524 MVA

输电效率%= PS12′/ P S12″×100%=97.0%

AB线路：有功功率损耗ΔP L3＝P S2″－PS2′＝0.358 MVA

输电效率%= PS2′/ P S2″×100%=95.3%

Bb线路：有功功率损耗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 变压器B1: ΔWT1=1630.7 MVA·h 变压器B2: ΔWT2=1071.9 MVA·h 变压器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

五、心得体会

本次课程设计是我到目前为指收获最大的一次实习。我是将来偏向电气专业电力系统方向的学生，设计是我们将来必需的技能，这次实习恰恰给我们提供了一个应用自己所学知识的机会。

首先，要感谢饶瑜老师，我能顺利的完成这次课程设计，是离不开高老师的关心与指导。电气设计是一个考验人耐心的过程，不能有丝毫的急躁，马

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虎，尤其对电力方向来说，设计电力线路关系国计民生更不能急躁，要求我们细心计算参数不得有丝毫马虎，要熟练地掌握课本上的知识，必须要有耐心，要有坚持的毅力。在整个设计过程中，在老师的耐心指导下，我细心查找资料，实习过程中，我深刻的体会到在设计过程中，需要反复实践，其过程很可能相当烦琐，有时花很长时间计算出来的数据还是需要重做，那时心中未免有点灰心，有时还特别想放弃，此时更加需要静下心，查找原因。

总体来说，这次实习我受益匪浅。在摸索该如何设计电路使之实现所需功能的过程中，特别有趣，培养了我的设计思维，增加了实际操作能力。在让我体会到了设计的艰辛的同时，更让我体会到成功的喜悦和快乐。

六、参考文献

1陈跃 2何仰赞 温增银 3 陈珩 4 李光琦

电气工程专业毕业设计指南（中国水利水电出版） 电力系统分析（华中科技大学出版）（第三版） 电力系统稳态分析（东南大学）（第二版） 电力系统暂态分析（西安交通大学）（第二版）

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