电力系统分析课程设计.docx
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电力系统分析课程设计
银川能源学院
课程设计
课程名称：
电力系统分析
设计题目：
电力系统电压稳定控制设计
学院：
电力学院
专业：
电气工程及其自动化_______
班级：
1301班__________________
*****_____________________
学号：
**********_______________
成绩：
_________________________
指导教师：
李莉、李静
日期：
2015年12月7日—2015年12月21日
摘要
电力系统分析是电气工程、电力工程的专业核心课程，通过学习电力系统分析，学生可以了解电力系统的构成，电力系统的计算分析及方法、电力系统常见的故障及其处理方法、电力系统稳定性的判断，为从事电力系统打下必要的基础。
电力系统在即使在正常运行时，由于负载的变动，电压也是经常变化的。
电网各点的实际电压一般不能与额定电压恰好相等，实际电压与额定电压之差称为电压偏移。
电网的存在的电压偏移是不可避免的，但要求这种电压偏移不能太大，否则不能保证电质量。
所以电力系统的调整目的就是要采取各种措施，使用户的电压偏移保持在规定的范围内，但由于电力系统结构复杂，有许多发电厂，变电所和用户节点，要对这些节点电压全部实行监控是现阶段技术所达不到的。
电压控制的几种方式是实现电力系统安全经济发供电的必要措施和重要工作环节，因此电压控制在电力系统的规划计算，生产运行，调度管理及科学计算中都有着广泛的应用。
也就是说对于学习电气工程机器自动化专业来说，掌握电压控制是非常重要和必要的。
一、电力系统的电压控制
通过控制电力系统中的各种因素，使电力系统电压满足用户、设备和系统运行的要求。
1.1电压合格率指标
我国电力系统电压合格指标：
35kV及以上电压供电的负荷：
+5%~-5%
10kV及以下电压供电的负荷：
+7%~-7%
低压照明负荷:
+5%~-10%
农村电网（正常）
+7.5%~-10%
（事故）
+10%~-15%
按照中调调规：
发电厂和变电站的500kV母线在正常运行方式情况下，电压允许偏差为系统额定电压的
0%~+10%；
发电厂的220kV母线和500kV变电站的中压侧母线在正常运行方式情况下，电压允许偏差为系统额定电压的0%~+10%:
异常运行方式时为系统额定电压的
-5%~+10%。
220kV变电站的220kV母线、发电厂和220kV变电站的110kV~35kV母线在正常运行方式情况下，电压允许偏差为系统额定电压的-3%~+7%；异常运行方式时为系统额定电压的±10%。
带地区供电负荷的变电站和发电厂（直属）的10（6）kV母线正常运行方式下的电压允许偏差为系统额定电压的0%~+7%。
1.2中枢点的电压管理
1.2.1中枢点的概念：
在电力系统中一般是取一些具有代表性的节点加以监控，如果这些节点电压符合要求，则它们邻近的其他节点的电压也在允许范围内，这些节点被称为电压监控中枢点，简称电压中枢点。
1.2.2中枢点的选择：
电压中枢点一般选择在区域性发电厂的高压母线，有大量地方性负荷的发电厂母线，枢纽变电所的二次母线和城市直降变电所的二次母线。
1.2.3中枢点的应用：
对于实际的电力系统，首先选择用来控制电压的一批中枢点，然而分析由中枢点供电的所有用电设备的日负荷曲线及其对电压的质量要求，并综合考虑电力网的电压损耗后，求出对相应中枢点的电压要求和变化范围，采取相应措施，使中枢点的电压保持在某个值，这样由它供电的所有用电设备都能正常工作，即它们的电压都接近额定值，电压偏移都能在允许的变化范围内。
1.2.4中枢点的调压措施：
（1）逆调压方式：
在负荷高峰时升高中枢点电压，负荷低谷时降低中枢点电压的调压方式
（2）顺调压方式：
在负荷高峰时允许中枢点电压低一些，但不低于线路额定电压的107.5%。
（适用于离中枢点近的用户）
（3）恒调压方式：
无论在负荷高峰或负荷低谷，中枢点电压基本保持不变的调压方式，也称常调压。
中枢点的电压一般是线路额定电压的102%~105%。
二、电压调整的基本原理
无功功率平衡是保证电力系统有较好的运行的必要条件，但即使电力系统有充足的无功功率备用，由于电能传输过程中不可避免的电压损耗，要保证所有用户的电压质量都符合电能质量要求，有时还要采用必要的调压手段，现以下图的最简化电力系统为例，说明常用的各种调压措施所依据的基本原理。
如图所示，发电机通过升压变压器，电力线路和降压变压器向用户供电，输出功率为
。
为简单起见，略去线路上的并联电容所发出的无功功率及变压器的励磁功率。
变压器的参数都以归算到高压侧且与线路电阻电抗合并，并忽略了电压降落横向分量，
即取：
则在用户端的电压为：
式中，k1~k2分别为升压变压器，降压变压器；R,X分别为变压器和电力线路总电阻和总电抗
简化电力系统图
由上面分析可见，要调整用户端电压，可采取以下措施；
1）调节励磁电流可以改变发电机端电压Ug;（小范围）；
2）适当改变变压器的电压比（k1,k2）；
3）改变线路参数X；
4）改变无功功率Q的分布；
三、电压调整措施
3.1改变变压器电压比调压器
改变变压器的电压比调压是一种不需要另外增加投资的调压手段，电力系统中的双绕组变压器和三绕组变压器的高，中压绕组一般都有若干个分接头可供选择改变变压器的电压比调压实际上就是根据调压要求选择适当分接头。
所以每一个变压器必须在通电前选好适合的分接头，以保证在运行中无论是负荷高峰还是符合低谷时电压偏移均不超出允许范围。
（1）降压变压器分接头选择；
如图所示，设变压器高压侧输入功率为
，在忽略变压器励磁功率损耗，归算到高压侧的变压器阻抗为
.归算到高压侧的变压器电压损耗为
低压侧实际电压为U2；
式中，K为变压器高压侧分接头电压U1与额定电压之比。
降压变压器
（2）升压变压器的分接头的选择；
如图所示，其分接头的选择方法与选择降压变压器基本相同，但它的高压侧流出的功率为
高压侧分接头的电压变为；
升压变压器
注:
选择发电厂升压变压器分接头时，无论最大负荷还是最小符合，一般要求发电机的机端电压不能超过规定的允许范围，如果在发电机电压母线上有地方负荷，则应当满足地方负荷对发电机母线的调压要求，一般采用逆调压。
3.1.1升压变压器的分接头选择
3.1.11设计目的
掌握改变变压器变比的调压方式与原理
3.1.12设计要求
变压器T：
10.5/121
2×2.5%KV31.5MVA
T高压侧阻抗：
（3+j40）Ω
3.1.2计算步骤
１先计算最大及最小符合时的电压损耗
２根据发电机电压可能调节范围及升压变压器采用逆调压
取算术平均值：
选择最接近的实际分接头：
3.1.3分析结果
用实际分接头校验变压器额低压母线的实际电压值：
负荷高峰时：
负荷低谷时：
由校验可知所选择的分接头（主分接头）符合调压要求
3.1.4关于三绕组变压器的分接头选择
三绕组变压器的高中压绕组都有分接头，需要对高压和中压绕组的分接头经过二次计算来逐个选择。
至于先选择哪一侧的分接头，要根据功率的流向来决定。
以降压变压器为例:
其功率从高压侧流向低中、压侧，先按照低压母线的调压要求选择高压侧分接头，将上图看成一个双绕组变压器如下图：
归算高、低压分接头的接线图
然后按照中压母线的调压要求选择中压侧分接头，把中高压绕组看成一个双绕组变压器：
归算高、中压侧分接头接线图
然后在用双绕组变压器选择分接头的方法计算得出，高中压绕组侧的分接头。
3.1.5改变变压器变比调压策略的不足
改变变压器变比调压并不能改变无功需求的平衡状态，当系统无功功率缺额时，负荷的电压特性使系统在较低电压保持稳定运行，但如果无功功率缺额较大时，为了保持电压水平，有载调压变压器动作，电压暂时上升，将无功功率全部转嫁到主电网，使主电网电压逐渐下降，严重可能使系统电压崩溃。
所以我国《电力系统技术导则》规定“对110KV以下变压器，宜考虑至少有一级电压的变压器采用带负载调压方式”。
3.2改变发电机机端电压
调压
应用发电机调压是不需要另外增加投资的调压手段，现代同步发电机在机端电压偏离额定值
的范围内，仍能以额定功率运行，大中型同步发电机都装有自动励磁装置，可以根据运行情况调节励磁电流来改变其机端电压。
适用范围：
由于孤立发电厂不经升压直接供电的小型电力网，其因供电线路不长，线路损耗小，故改变发电机机端电压就可以满足负荷点的电质量要求，不必再另外增加调压设备。
对于多个大型发电厂的并列运行的电力系统，它只作为一种辅助性调压措施。
3.3改变网络中无功功率分布调压
当电力系统无功功率不足时，就不能单靠改变变压器的电压比进行调试，必须在适当的地点进行无功功率补偿。
无功功率就地补偿虽然需要添加设备，但可以改变电力网中无功功率分布，从而减少电力网络中因传输无功功率引起的能量损耗。
（不做详细解释）
并联电容补偿无功功率示意图
3.4改变输电线路参数调压
对于110KV和350KV的输电线路，如果传输线路比较长，且需传输的功率变化比较大，功率因素比较低，则可以在线路上串联电容器，利用电容器的电容抵消线路上的感抗（相位+90%容抗与相位-90%感抗抵消）使线路的电压损耗减小，线路末端的电压提高，从而改变电压质量。
以简单的架空输电线路为例:
（不做详细解释）
输电线路串联电容调整
四丶总结与体会
在这次课程设计中让我学到了很多东西，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了知识实习中的感性认识。
在本次课程设计中通过两个方面：
第一方面是书本知识的了解和应用和有关书籍的查找，我主要是以查找资料书籍为主，了解课程设计有关的资料和应用其中的相关概念来完善自己的课程设计，为下一步计算做好基础；第二方面是通过一系列的有关步骤来算出要求出的数值和得出有关结果，并且使我对公式和电路计算有了新的认识。
在这次的课程设计中，使我将以前忘记的知识点做到了复习，并且从中学到新的知识点，进一步加深了对以前有些内容的了解和对今后的学习态度有了明确的方向，更对有关课程设计的方法和步骤有了进一步的了解等。
学会了查相关书籍手册、选择应用有关知识和加深了解等，从而做到温故而知新。
五丶致谢
课程设计的完成是在我们的导师李莉老师的细心指导下进行的。
在每次设计遇到问题时老师不辞辛苦的讲解才使得我的设计顺利的进行。
从设计的选题到资料的搜集直至最后设计的修改的整个过程中，花费了李老师很多的宝贵时间和精力，在此向导师表示衷心地感谢!
导师严谨的治学态度，开拓进取的精神和高度的责任心都将使学生受益终生!
还要感谢和我同一设计小组的几位同学，是你们在我平时设计中和我一起探讨问题，并指出我设计上的误区，使我能及时的发现问题把设计顺利的进行下去，没有你们的帮助我不可能这样顺利地完成，在此表示深深的谢意。
六丶参考文献
[1]《电力系统分析》，朱一纶主编，机械工业出版社；
[2]《电力系统课程设计及毕业设计参考资料》[M]，曹绳敏,北京:
中国电力出版社；1998.3
[3]《电力系统分析课程设计综合实验》，祝淑萍，中国电力出版社;
七、课程设计成绩的考核
学期
5
姓名
张将
专业
电气工程及其自动化
班级
1301
课程名称
电力系统电压稳定控制设计
设计题目
双绕组升压变压器接头选择
评分
评定指标
分值
得分
知识创新性
20
理论正确性
20
内容难易性
15
结合实际性
10
知识掌握程度
15
书写规范性
10
工作量
10
总成绩
100
升级会员 