電力系統(tǒng)潮流短路計(jì)算課程設(shè)計(jì)

1、一、 設(shè)計(jì)題目：圖1 潮流計(jì)算用圖變壓器T1、T2：SFL1-16000/110，（121±2×2.5）/6.3，Pk=110kW，P0=18.5kW，uk=10.5，I0=0.9；變壓器T3：SFL1-8000/110，（110±5）/6.6，Pk=52kW，P0=9.76kW,uk=10.5，I0=1.1；變壓器T4：2×SFL1-16000/110，（110±2×2.5）/10.5，Pk=62kW，P0=11.6kW，uk=10.5，I0=1.1。導(dǎo)線型號(hào)均為L(zhǎng)GJ-150，參數(shù)r0=0.21/km，x0=0.4/km，b0=2

2、.8×10-6S/km。電網(wǎng)潮流計(jì)算（1）計(jì)算各元件參數(shù)，畫(huà)出等值電路；（2）進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)潮流計(jì)算；（3）不滿(mǎn)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(zhǎng)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(kāi)環(huán)單電源的潮流問(wèn)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(guò)程：(一) 各元件參數(shù)計(jì)算： 120Km線路 R1=r0 l1=0.21×120=25.2 X1=x0 l1=0.4×120=48B1=b0 l1=2.8×10-6

3、×120S=3.36×10-4S 100Km線路 R2=r0 l2=0.21×100=21 X2=x0 l2=0.4×100=40B2=b0 l2=2.8×10-6×100S=2.8×10-4S 70Km線路 R3=r0 l3=0.21×70=14.7 X3=x0 l3=0.4×70=28B3=b0 l3=2.8×10-6×70S=1.96×10-4S 變壓器 T1，T2RT1=RT2=PkUN2SN2×103=110×1212160002×10

4、3=6.188XT1=XT2=UK%UN2100SN×103=10.5×1212100×16000×103=96.082S1=P0+jI0%100SN=18.5+j0.9×16000100KVA=0.0185+j0.144MVA 變壓器 T3RT3=PkUN2SN2×103=52×110280002×103=9.831XT3=UK%UN2100SN×103=10.5×1102100×8000×103=158.813S3=P0+jI0%100SN=9.76+j1.1×

5、8000100KVA=0.00976+j0.0088MVA 變壓器 T4 RT4=PkUN2SN2×103=62×1102160002×103=2.93XT4=UK%UN2100SN×103=10.5×1102100×16000×103=79.406S4=P0+jI0%100SN=11.6+j1.1×16000100KVA=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=S2UN212R

6、T4+12XT4=10.22+6.2211021.465+j34.705=0.0173+j0.468MVA T3變壓器損耗：ST3=S2UN2RT3+XT3=5.62+4.4211029.831+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=5.6

7、51+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'+SLD14'2UN2R2+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+j0.3102MVA

8、S12=SLD13'+SLD13'2UN2R1+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=101710.2405+j7.02=6.0238+j4.1294MVASLD24'=SLD24-jB42UN2=6.0238+j2.9436MVAS21=SLD24'+SLD24'2UN2R4+X4-jB42UN2=6.0238+j2.9436+0.0546+j0.104-j1.1856MVA=6.0784+j1.862MVA

9、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'+SLD23'2UN2R3+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-j0.54

10、13=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'+SLD14'2UN2R2+X2=4.2503+j1.261MVA位置4由G1提供的電壓為：U41=U1-U1=U1-P11'R2+Q11'X2U1=121-4.2503×21+1.261×40121=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(mǎn)足。（經(jīng)驗(yàn)證其他3路均不滿(mǎn)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 121

11、±2×2.5%/6.3 的變壓器取輸出 121×1-5%=114.95KvT4 110±2×2.5%/10.5 的變壓器取輸入 110×1+5%=115.5Kv調(diào)壓后：U41=U1-U1=U1-P11'R2+Q11'X2U1=114.95-4.2503×21+1.261×40114.95=114.95-1.155=113.73KV<115.5Kv所以滿(mǎn)足調(diào)壓關(guān)系。經(jīng)驗(yàn)證其他三路均滿(mǎn)足，調(diào)壓成功。結(jié)論：將變壓器 T1，T2 置于121-2×2.5%和將變壓器 T3，T4 置于110+2

12、×2.5%調(diào)壓檔可滿(mǎn)足條件。一、 設(shè)計(jì)題目：（1）繪出等值網(wǎng)絡(luò)并化簡(jiǎn)；（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(duì)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(wú)窮大電源對(duì)其產(chǎn)生影響，由于無(wú)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(guò)程：取Sd=100MVA Ud=Uav (一) 各元件電抗的標(biāo)幺值： 發(fā)電機(jī)G1，G2

13、: X1=X2=0.141×10080=0.176G3，G4: X3=X4=0.14×10060=0.233G5，G6: X5=X6=0.142×100100=0.142 變壓器T1，T2: X7=X8=10.5100×10090=0.117T3，T4: X9=X10=10.5100×10063=0.167T5，T6: X11=X12=10.5100×100120=0.0875 線路L1 : X13=0.44×160×1001152=0.532L2 : X14=0.44×80×1001152=0

14、.266L3 : X15=0.44×110×1001152=0.366 電抗器X16=XL%100×UN3IN×SdUd2=0.07×103×1.5×1006.32=0.679(二) 繪制等效電路圖(三) 化簡(jiǎn)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.

15、2: Xc1=0.413×80×2100=0.661 G3 : Xc2=0.4×60100=0.24 G5.6 : Xc3=0.481×100×2100=0.961f1 G3 : Xc4=0.912×60100=0.547 G4 : Xc5=0.233×60100=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

16、.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(jí)的各等值電源的額定電流和基準(zhǔn)電流IN12=IN1+IN2=2×803×115=0.833KAIN3=603×115=0.3012KAIN56=IN5+I6=2×1203×115=1.2049KA基準(zhǔn)電流：Id115=1003×115=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G

17、30.547G40.140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(jí)的各等值電源的額定電流IN3=IN3=603×115=0.3012KA四、 結(jié)論（期間工作）ü 對(duì)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。ü 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。ü 增加文字?jǐn)⑹觯虐嫘?duì)，打

18、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(cè).中國(guó)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(guò)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(shì)必增加導(dǎo)線材料及成本，而提高線路電壓相對(duì)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(guó)電壓等級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)4 除我國(guó)規(guī)定的交流額定電壓等級(jí)外，現(xiàn)在正在研究增設(shè)1000kV特高壓電壓等級(jí)4 直流輸電目前還無(wú)標(biāo)準(zhǔn)電壓等級(jí)，我國(guó)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(guó)負(fù)荷與能源分布的矛盾造成了電