电力系统分析课程设计1课案Word下载.docx
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8、电气主接线的初步设计及方案选择。
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9、短路电流计算的目的和结果。
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10、电气设备选择。
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11、参考文献。
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十二、个人小结。
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一、概述
电力自从应用于生产以来，已成为现代化生产、生活的主要能源，在工农业、交通运输业、国防、科学技术和人民生活等方面都得到了广泛的应用。
电力工业发展水平和电气化程度是衡量一个国家国民经济发展水平的重要标志。
变电站是电力系统的重要组成部分，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用，直接影响整个电力系统的安全与经济运行。
变电站按其分类的原则不同可划分出许多类型，比如按变电站容量和馈线的多少可以分为大、中、小型变电站；
按供电对象的差异可以分为城镇变电站、工业变电站和农业变电站；
按变电站在电力系统中的地位分为枢纽变电站、中间变电站、地区变电站和终端变电站；
按电压等级可以分为超高压、高压、中压变电站和低压变电站；
按是否有人正常运行值班可分为有人值班变电站，无人值班变电站等。
变电站的电气设备可划分为一次设备和二次设备两大类。
一次设备是直接进行电能生产转换和输配的设备，包括同步发电机、电力变压器、电动机、断路器、负荷开关、隔离开关、避雷器、互感器、消弧线圈、补偿电容器或调相机等，都是电压高、电流大的强电设备，它们的安全可靠性是变电站最关心的头等大事。
二次设备是对一次设备和系统进行检测、控制、调节、保护并与上级有关部门和电力用户进行联络通信的有关设备，主要包括各种继电保护装置和自动装置，测量与监控设备、直流电源和远动通信设备等。
1.1设计的原因及必要性
变电站是电力系统的一个重要环节,由电气设备及配电线路按一定的接线方式所组成；
它从电力系统取得电能，通过其变换、分配、输送与保护等功能，将电能安全、可靠、经济地送到每一个用电设备的装设场所，并利用电气控制设备来决定用电设备的运行状态，最终使电能为国民经济和人民生活发挥巨大的作用。
1.2设计原则
变电站的设计应根据工程的5~10年发展规划进行，做到远近期结合，以近期为主，正确处理近期建设与远期发展的关系，适当考虑扩建的可能。
变电站的设计，必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，结合国情合理地确定设计方案；
必须坚持节约用地的原则；
同时还应符合现行的国家有关标准和规范的规定。
[关键词]变电站、变压器、接线、高压网络、配电系统
二、负荷计算的意义
2.1.负荷计算的定义：
我们用“计算负荷”来表示实际使用的总负荷。
计算负荷又称需要负荷或最大负荷。
计算负荷是一个假想的持续性负荷，其热效应应与同一时间内通过实际变动负荷所产生的最大热效应相等。
所以根据“计算负荷”选择导线和电气设备，在实际运行中的最高温升不会超过允许值，通常将以半小时平均负荷为依据所绘制的负荷曲线上的“最大负荷”称为计算负荷，并把它作为按发热条件选择电气设备的依据，用Pca（Qca、Sca、Ica）或P30（Q30、S30、I30）表示。
规定取“半小时平均负荷”的原因。
一般中小截面导体的发热时间常数τ为10min以上，根据经验表明，中小截面导线达到稳定温升所需时间约为3τ=3×
10＝30（min），如果导线负载为短暂尖峰负荷，显然不可能使导线温升达到最高值，只有持续时间在30min以上的负荷时，才有可能构成导体的最高温升。
2.2负荷计算的意义
供电系统在正常条件下能够安全可靠地运行，有赖于科学合理的电力设计。
根据类型和负荷资料正确估算负荷所需的电力和电量，是电力设计的基础。
计算负荷是根据已知的电力用户的用电设备安装容量确定的预期不变的最大假想负荷。
计算负荷是确定供配电系统、选择变压器容量、导线截面、开关电器和互感器等额定参数的重要依据。
计算负荷的准确程度直接影响电气设备、导线、电缆的选择是否经济、合理。
计算负荷确定过大，电气设备及线缆的选择过大、造成投资增加，浪费有色金属；
相反计算负荷确定过小，电气设备及线缆的选择偏小，导致供电系统承受较大的过负荷电流而过热，加速其绝缘老化，降低使用寿命，增大电能损耗，甚至造成事故，影响供电系统的正常可靠运行。
负荷计算意义重大。
计算负荷的确定涉及因素很多，负荷情况复杂。
虽然各类负荷的变化有一定的规则可循，但仍很难准确确定计算负荷。
实际上负荷并不是一成不变的，实际负荷与设备性能、生产组织与管理、操作者技能与素质，以及能源供应状况的诸多因素有关。
负荷计算只能力求接近实际并保留一定裕度。
三、发电机的选择
根据此次设计要求，可选用QFQ-50-2型发电机
型号
额定容量（MV）
额定电压（KV）
额定电流（A）
功率因数
转速（r/min）
次暂态电抗
QFQ-50-2
50
10.5
3440
0.8
3000
0.1239
主变压器的选择
变压器的功能主要有：
电压变换；
电流变换，阻抗变换；
隔离；
稳压（磁饱和变压器）;
自耦变压器；
高压变压器（干式和油浸式）等，变压器常用的铁芯形状一般有E型和C型铁芯，XED型，ED型CD型。
变压器按用途可以分为：
配电变压器、电力变压器、全密封变压器、组合式变压器、干式变压器、单相变压器、电炉变压器、整流变压器、电抗器、抗干扰变压器、防雷变压器、箱式变电器试验变压器转角变压器大电流变压器励磁变压器。
3.1变压器类型的选择
一般正常环境的变电所，可选用油浸式变压器，且应优先选用SL11等系列低损耗电力变压器。
在多尘或有腐蚀性气体严重影响变压器安全运行的场所，应选用防尘型或者防腐蚀性变压器，例如SL15等系列全密封式变压器，具有防霉、防尘、防腐蚀的性能，并可与爆炸性气体相隔离。
多层或高层主体建筑内变电所，宜选用干式变压器，例如环氧树脂浇注干式变压器。
多雷地区及土壤电阻率较高的山区，宜选用防雷型变压器。
供电电压偏低或电压波动严重而用电设备对电压质量又要求较高的场所，可选用有载调压型变压器，如SZ系列配合有载调压开关的变压器。
四、变压器容量的选择
变压器的选择要考虑到负荷将来可能增加和改造的可能性，必要时最好留有一定的富余。
在负荷系数较低的场合，实际应用中一般都允许变压器超过额定负荷为峰值提供电力，而不必为短时的峰值负荷让变压器选择特别大的容量。
实际应用变压器的选择还要考虑到开关电器的电流容量和分断容量以及导体的载流量。
装有一台主变压器的变电所。
每台主变压器的容量应不小于总的计算负荷即
装有两台主变压器的变电所。
每台主变压器的容量应不小于总的计算负荷的60%，一般选取为70%，即
同时每台主变压器的容量应不小于全部一、二级负荷之和，即
根据以上原则
所以应选容量为31.5MW的主变压器。
五、变压器连接方式的选择
变压器的连接方式必须和系统电压相位一致，否则不能并列运行。
电力系统采用的绕组连接方式只有y和△，高、中、低三侧绕组如何要根据具体情况来确定。
我国110KV及以上电压，变压器绕组都采用Y0连接；
35KV亦采用Y连接，其中性点多通过消弧线接地。
35KV及以下电压，变压器绕组都采用△连接。
有以上知，此变电站110KV侧采用Y0接线
主变中性点的接地方式：
选择电力网中性点接送地方式是一个综合问题。
它与电压等级、单相接地短路电流、过电压水平、保护配置等有关，直接影响电网的绝缘水平、系统供电的可靠性和连续性、变压器和发电机的运行安全以及对通信线路的干扰。
主要接地方式有：
中性点不接地、中性点经消弧线圈接地和直接接地。
电力网中性点的接地方式，决定了变压器中性点的接地方式。
电力网中性点接地与否，决定于主变压器中性点运行方式。
在本设计中110KV采用中性点直接接地方式
10KV采用中性点不接地方式
主变的调压方式
调压方式变压器的电压调整是用分解开关切换变压器的分接头，从而改变变压器比来实现的。
切换方式有两种：
不带电切换，称为无励磁调压，调压范围通常在+5％以内，另一种是带负荷切换，称为有载调压，调压范围可达到+30％。
对于110KV及以下的变压器，以考虑至少有一级电压的变压器采用有载调压。
由以上知，此变电所的主变压器采用有载调压方式。
六、无功补偿装置的选择
6.1补偿装置的意义
（1）根据用电设备的功率因数，可测算输电线路的电能损失。
通过现场技术改造，可使低于标准要求的功率因数达标，实现节电目的。
（2）采用无功补偿技术，提高低压电网和用电设备的功率因数，已成为节电工作的一项重要措施。
（3）无功补偿，它就是借助于无功补偿设备提供必要的无功功率，以提高系统的功率因数，降低能耗，改善电网电压质量，稳定设备运行。
（4）减少电力损失、线损，一般工厂动力配线依据不同的线路及负载情况，其电力损耗约2%--3%左右，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。
（5）改善供电品质，提高功率因数，减少负载总电流及电压降。
于变压器二次侧加装电容可改善功率因数提高二次侧电压。
（6）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降低，因此可以降低温升增加寿命（温度每降低10°
C，寿命可延长1倍）
（7）最终满足电力系统对无功补偿的监测要求，消除因为功率因数过低而产生的罚款。
（8）无功补偿可以改善电能质量、降低电能损耗、挖掘发供电设备潜力、无功补偿减少用户电费支出，是一项投资少，收效快的节能措施。
（9）无功补偿技术对用电单位的低压配电网的影响以及提高功率因数所带来的经济效益和社会效益，确定无功功率的补偿容量，确保补偿技术经济、合理、安全可靠，达到节约电能的目的
（10）节能降耗，减少电力支出，经济效益明显，实现可持续发展。
（11）减少发电、供电设备的设计容量，减少投资，使有效投资最大化。
6.2无功补偿装置容量的确定
现场经验一般按主变容量的10％--30％来确定无功补偿装置的容量。
根据此次设计要求补偿后功率因数应为0.92。
选用BWF10.5-100-1W型并联电容器
，每相装14个
补偿后的实际功率因数
满足设计要求
七、潮流计算
7.1选择输电导线截面积
导线计算电流为
选用LGJ-120型号导线
所选导线允许载流量
满足要求
7.2潮流计算
计算运算负荷
变压器空载损耗
变压器负载损耗
变压器总损耗
C点的运算负荷
设C点运行电压为110KV
不计功率损耗时网络的功率分布
精确功率分布计算
线路首端功率
线路BC首端功率为
线路BC上的电压降落为
节点B的电压
线路AB末端功率为
线路AB的首端功率为
线路AB上的电压降落为
A节点电压为
变压器支路的电压降落
D节点电压为
网络的潮流分布如图
八、电
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