电力系统分析课程设计文档格式.docx

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关键词：

变电站、负荷、输电系统、配电系统

1.变电站发展的历史与现状

1.1概况

变电站是电力系统中不可缺少的重要环节，对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用，如果仍然依靠原来的人工抄表、记录、人工操作为主，将无法满足现代电力系统管理模式的需求；

而且随着社会经济的发展，依赖高质量和高可靠性的电能供应。

建国以来，我国的电力事业已经获得了长足的发展。

随着电网规模的不断扩大、电力分配的日益复杂和用户对电能的质量的要求进一不提高，电网自动化就显得极为重要；

近年来我国计算机和通信技术的发展及自动化技术的成熟，发展配电网调度与管理自动化以具备了条件。

变电站在配电网中的地位十分重要，它担负着电能转换和电能重新分配的繁重任务，对电网的安全和经济运行起着举足轻重的作用。

因此，变电站自动化既是实现自动化的重要基础之一，也是满足现代化供用电的实时，可靠，安全，经济运行管理的需要，更是电力系统自动化EMS和DMS的基础。

变电站综合自动化是将变电站二次设备（包括控制、信号、测量、保护、自动装置及远动装置等）利用计算机技术和现代通信技术，经过功能组合和优化设计，对变电站执行自动监视、测量、控制和调节的一种综合性的自动化系统。

它是变电站的一种现代化技术装备，是自动化和计算机、通信技术在变电站领域的综合应用，它可以收集较齐全的数据和信息。

它具有功能综合化、，设备、操作、监视微机化，结构分布分层化，通信网络光缆化及运输管理智能化等特征。

变电站的综合自动化为变电站小型化、智能化、扩大监视围及变电站的安全、可靠、优质、经济地运行提供了现代化手段和基础保证。

1.2设计背景

本地区的供电系统是主要由水电供电，即使在最枯的月份，系统供电也能满足本地区的负荷需要。

建站模式：

（1）变电站类型：

110kv变电工程

（2）主变台数：

两台

（3）电压等级：

110kv、35kv、10kv

（4）出线回数和传输容量

110kv出线4回：

本变-----A地13000kw5.5kmLGJ—120

本变-----系统13000kw70kmLGJ—120

本变-----B地13000kw30kmLGJ—120

备用一回

35kv出线6回：

本变-----A地5000kw5.5kmLGJ—95

本变-----C地5000kw10kmLGJ—95

本变-----D地10000kw12kmLGJ—95（两回）

备用两回

10kv出线10回：

本变-----E地2500kw5.5kmLGJ—95

本变-----F地2000kw70kmLGJ—95（两回）

本变-----G地2000kw30kmLGJ—95

本变-----H地2500kw5.5kmLGJ—95

本变-----I地1500kw70kmLGJ—95

本变-----J地1500kw30kmLGJ—95

备用三回

（5）站用电

站用电计算功率为98kw。

（6）无功补偿

配置2台容量为4.8Mvar并联电容器组。

（7环境条件

站址在城郊，此地地势平坦，海拔500m，站址标高高于50年一遇洪水水位和历史最高涝水位。

平均温度为25℃，最高气温为39℃，最低气温为零下10℃。

土壤电阻率50Ω·

m，交通方便，水源充足。

短路阻抗

系统作无穷大电源考虑：

。

2.变电站负荷计算和无功补偿的计算

2.1变电站的负荷计算

各组负荷的计算：

（1）110KV出线的负荷计算

1.有功功率P=ΣP=130003=39000KW

2.无功功率Q=PtgФ=390000.62=24180KVAR

3.视在功率S==45888KVA

（2）35kv出线负荷计算：

1.有功功率P=ΣP=50002+100002=30000KW

2.无功功率Q=PtgФ=300000.62=18600KVR

3.视在功率S==35298KVA

（3）10KV出线负荷计算

1.有功功率P=ΣP=25002+20002+15002=12000KW

2.无功功率Q=PtgФ=120000.62=7440KVR

3.视在功率S===14120KVA

式中：

ΣP：

每组设备容量之和，单位为KW；

CosФ=0.85，:

功率因数。

（4）总负荷的计算：

1.有功功率PΣ=ΣP=39000+30000+12000+98=81098KW

2.无功功率QΣ=ΣQ=24180+18600+7440=50220KVAR

3.视在功率SΣ==95388KVA

2.2无功补偿的目的

电力系统中的无功功率就是要使系统中无功电源所发出的无功功率与系统的无功负荷及网络中的无功损耗相平衡;

按系统供电负荷的功率因数达到0.95考虑无功功率平衡。

无功补偿的目的是系统功率因数低，降低了发电机和变压器的出力，增加了输电线路的损耗和电压损失，这一些原因是电力系统基本的常识，在这里不多作特别的说明。

电力系统要求用户的功率因数不低于0.9（本次设计要求功率因为为0.95以上），因此，必须采取措施提高系统功率因数。

目前提高功率因数的常用的办法是装设电容器补偿无功。

（1）无功补偿的计算

1.计算考虑主变损耗后的自然因数CosФ1：

P1=PΣ+ΔPb

Q1=QΣ+ΔQb

CosФ1=P1/

2.取定补偿以后的功率因数：

CosФ2为0.95：

3.计算补偿电容器的容量：

Qc=K1PΣ（tgФ1+tgФ2）

K1=0.8～0.9

4.计算补偿电容器的个数：

Nc=Qc/qc

qc单个电容器的容量，单位kavr。

按照3的整数倍取定补偿器的个数Ncs，然后计算出实际的补偿容量：

Qcs=Ncsqc

5.计算补偿以后实际的功率因数，补偿后实际的功率因数大于0.9为合理

CosФ2=PΣ/

10KV：

COSφ1≥0.9

∴选COSφ1=0.9来考虑：

P=81098KW

S=81098÷

0.90=90010KVA

Q=90010×

tgφ1=19000Kvar

110KV：

COSφ2≥0.85

∴选COSφ2=0.85来考虑;

P=81098KW

0.85=95294KVA

Q=95294×

tgφ2=31110Kvar

故主接线采用两台高压并联补偿电容器，每台主变安装一台。

电容器组的额定容量：

4.8Mvar,单Y接线。

3.元件的选择

3.1变压器的选择

为了保证每年电容按10%的增长，并在10年能满足要求，并按下例方案进行综合考虑：

1.明备用方式，即2台主变压器的容量都满足要求，任何情况下都只有1台运行，两台主变压器互相备用。

2.暗备用方式，即2台主变压器的容量之和满足要求。

正常情况下两台主变运行，故障情况下一台运行，因此，每台变压器的容量应满足安全用电的要求,即负荷的供电，一般要求能满足全部负荷的70%--80%。

P=70%81098=56768.6KW;

S=56768.6÷

0.8=70960.75KVA

表3.1主变压器的选择

额定容量

电压组合及分接围

联接组

标号

短路损耗KW

高中/高低/中低

空载损耗

KW

空载

电流

（%）

变压器型号

短路电压（%）

KVA

高压

KV

中压

低压

80000

110±

5×

1.25%

38.5±

2×

5%

10.5

YN,d11

27/83/19

14.2

1.26

SFSl1-8000/110

17.5/10.5/6.5

3.2高压断路器的选择

高压断路器除在正常情况下通断电路外，主要是在发生故障时，自动而快速的将故障切除，以保证设备的安全运行。

常用的高压断路器有油断路器、六氟化硫断路器和真空断路器。

（1）.高压断路器的主要参数：

额定电压：

是指断路器正常工作时的线电压；

额定电流：

是指环境温度在40度时，断路器允许长期通过的最大工作电流；

额定断开电流：

它是断路器开断能力的标志，其大小与灭弧室的结构和介质有关；

额定开断容量：

开断能力常用断流容量表示，；

热稳定电流：

热稳定电流是表示断路器能随短路电流热效应的能力；

动稳定电流或极限通过电流：

表示能承受短路电流所产生的电动力的能力；

断路器的分、合闸时间：

表示断路器的动作速度。

（2）选择时，除按一般原则选择外，由于断路器还有切断短路电流，因而必须校验短路容量，热稳定性及动稳定性等各项指标。

按工作环境选择：

选择户外或户，若工作条件特殊，还需要选择特殊型式；

按额定电压选择：

应该大于或等于所在电网的额定电压，即：

；

按额定电流选择：

应该等于或大于负载的长时最大工作电流，即：

校验高压断路器的热稳定性：

It2t≥I∞2tima；

校验高压断路器的动稳定性：

校验高压断路器的断流容量（或开断电流）：

熔断断流容量按校验；

根据上述分析并查资料：

断路器选择SF6—110W型高压六氟化硫断路器；

3.3高压隔离开关的选择

（1）.高压隔离开关的作用：

高压隔离开关是在无载情况下断开或接通高压线路的输电设备，以及对被检修的高压母线、断路器等电器设备与带电的高压线路进行电气隔离的设备。

（2）.形式结构：

高压隔离开关一般有底座、支柱绝缘子、导电刀闸、动触头、静触头、传动机构等组成。

一般配有独立的电动或手动操动机构，单相或三相操动。

高压隔离开关主刀闸与接地刀闸间一般都设有机械连锁装置，确保两者之间操作顺序正确。

各类高压隔离开关、接地开关根据不同的安装场所有各种不同的安装方式

（3）.选择条件：

海拔高度不大于1000米为普通型，海拔高度大于1000米为高原型；

地震烈度不超过8度；

环境温度不高于+400C，户产品环境温度不低于-100C，户外产品环境温度不低于-300C；

户产品空气相对湿度在+250C时其日平均值不大于95%，月平均值不大于90%（有些产品要求空气相对湿