电力系统潮流短路 计算课程设计

一、 设计题目：

图1潮流计算用图

变压器T1、T2：SFL1-16000/110，（121±2×2.5﹪）/6.3，ΔPk=110kW，ΔP0=18.5kW，uk﹪=10.5，I0﹪=0.9； 变压器T3：SFL1-8000/110，（110±5﹪）/6.6，ΔPk=52kW，ΔP0=9.76kW, uk﹪=10.5，I0﹪=1.1；

变压器T4：2×SFL1-16000/110，（110±2×2.5﹪）/10.5，ΔPk=62kW，ΔP0=11.6kW，uk﹪=10.5，I0﹪=1.1。 导线型号均为LGJ-150，参数r0=0.21Ω/km，x0=0.4Ω/km，b0=2.8×10-6S/km。 电网潮流计算

（1）计算各元件参数，画出等值电路； （2）进行网络潮流计算；

（3）不满足供电要求，进行调压计算。

二、 题目分析：

这是一道潮流计算题，按照一般潮流计算的步骤将元件转换为等值参数，这里我们进行真实值的直接计算，并用近似计算计算。

由于负载给出，线路长度已知，我们可以将如图闭环的潮流计算

分解成4个开环单电源的潮流问题进行计算，并计算是否有调压的必要。

三、 潮流计算过程：

(一) 各元件参数计算： ① 120Km线路

R1=r0l1=0.21×120Ω=25.2Ω X1=x0l1=0.4×120Ω=48Ω

B1=b0l1=2.8×10 6×120S=3.36×10 4S ② 100Km线路

R2=r0l2=0.21×100Ω=21Ω X2=x0l2=0.4×100Ω=40Ω

B2=b0l2=2.8×10 6×100S=2.8×10 4S ③ 70Km线路

R3=r0l3=0.21×70Ω=14.7Ω X3=x0l3=0.4×70Ω=28Ω

B3=b0l3=2.8×10 6×70S=1.96×10 4S ④ 变压器 T1，T2 RT1=RT2=XT1=XT2

PkUN2SN2

110×1213

×103=×10Ω=6.188Ω 2

2

UK % UN10.5×121=×103=×103Ω=96.082Ω

NI0%0.9×16000

S1= P0+jS= 18.5+jKVA

N= 0.0185+j0.144 MVA

⑤ 变压器 T3 RT3=XT3

PkUN2SN2

52×1103

×103=×10Ω=9.831Ω 2

2

UK % UN10.5×110=×103=×103Ω=158.813Ω

NI0%1.1×8000

S3= P0+jSN= 9.76+jKVA

= 0.00976+j0.0088 MVA

⑥ 变压器 T4 RT4=XT4

PkUN2SN2

62×1103

×103=×10Ω=2.93Ω 2

2

UK % UN10.5×110=×103=×103Ω=79.406Ω

NI0%100

S4= P0+jj0.176 MVA

SN= 11.6+j

1.1×16000

100

KVA= 0.0116+

(二) 绘制等效电路：

3=5.6+j4.4

G1

G2

4

(三) 功率分布计算： 1、各元件功率损耗： ① 两台T4变压器并联损耗：

′ΔSo=2ΔS0=0.232+j0.352

ΔST4

1110.22+6.22

1.465+j34.705 = RT4+XT4 =UN

= 0.0173+j0.468 MVA

S2

② T3变压器损耗： ΔST3

5.62+4.42

9.831+j158.813 =RT3+XT3=UN

= 0.0412+j0.666 MVA

③ 100Km与70Km线路交点4 末端功率损耗

′

S4= ST4+ SLD4+ΔSo

S2

= 0.0173+10.2+0.0232

+j 0.468+6.2+0.352 MVA= 10.2405+7.02 MVA

④ 120Km与100Km线路交点3末端功率损耗 S3= ST3+ SLD3+ΔS0

= 0.0412+0.00976+5.6

+j 0.666+0.088+4.4 MVA= 5.651+j5.154 MVA

⑤ 1.4间100Km线路损耗 SLD14

77

10.2405+j7.02 = 4.217+j2.891 MVA =S=

4B22

jUN= 4.217+j1.197 MVA

SLD14′=SLD14

S1 1 =

′SLD14

+

SLD14′2UNB22

R2+X2 jUN

= 4.217+j1.197 + 0.0333 j1.6305 MVA= 4.2503 j0.433 MVA

⑥ 1.3间120Km线路损耗 SLD13

1010

5.651+j5.154 = 2.569+j2.343 MVA =S3=

B12

jUN= 2.569+j0.3102 MVA

SLD13′2UNB12

R1+X1 jUN

SLD13′=SLD13S1 2 =

′SLD13

+

= 2.596+j0.3102 + 0.0139+j0.0266 j2.0328MVA= 2.61 j1.696 MVA

⑦ 2.4间70Km线路损耗 SLD24

1010

10.2405+j7.02 = 6.0238+j4.1294 MVA =S4=

B42

jUN= 6.0238+j2.9436 MVA

SLD24′2UNB42

R4+X4 jUN

SLD24′=SLD24

S2 1 =SLD24′+

= 6.0238+j2.9436 + 0.0546+j0.104 j1.1856MVA= 6.0784+j1.862 MVA

⑧ 2.3间100Km线路损耗 SLD24

1212

5.651+j5.154 = 3.082+j2.811 MVA =S=

4B32

jUN= 3.082+j1.1172 MVA

SLD23′=SLD23

S2 2 =SLD23′+

SLD23′2UNB32

R3+X3 jUN

= 3.082+j1.1172 + 0.0187+j0.0355 j1.694MVA= 3.101 j0.5413 MVA

位置1点总损耗

S1=S1 1 +S1 2 = 4.2503 j0.433 + 2.61 j1.696

= 6.8603 j2.129 MVA

位置2点总损耗

S2=S2 1 +S2 2 = 6.0784+j1.862 + 3.101 j0.5413

= 9.1794+j1.3207 MVA

(四) 调压计算

1. 计算1.4线路上的电压值：

2

B22S′LD14′

R2+X2 S1 1 ′=S1 1 +jUN=SLD14+UN

= 4.2503+j1.261 MVA

位置4由G1提供的电压为： U41

P1 1 ′R2+Q1 1 ′X2

=U1 U1=U1

1

4.2503×21+1.261×40

=121 =121 1.155

=119.84KV

由于119.84的输入电压大于110额定值，所以调压关系不满足。（经验证其他3路均不满足关系）

所以需要降低121KV端的输出电压 和提高110的输入额定值

T1 121±2×2.5% /6.3 的变压器取输出 121× 1 5% =114.95Kv

T4 110±2×2.5% /10.5 的变压器取输入 110× 1+5% =115.5Kv 调压后： U41

P1 1 ′R2+Q1 1 ′X2

=U1 U1=U1

1

4.2503×21+1.261×40

=114.95 =114.95 1.155

=113.73KV<115.5

所以满足调压关系。经验证其他三路均满足，调压成功。 结论：

将变压器 T1，T2 置于 121 2×2.5% 和

将变压器 T3，T4 置于 110+2×2.5% 调压档可满足条件。

一、 设计题目：

120MVA×2uk%=10.5121/10.5100MVA×2x"=0.142

（1）绘出等值网络并化简；

（2）计算各元件的标幺值，求出计算电抗； （3）计算短路后0s、0.2s、0.5s时刻的短路电流。

二、 题目分析：

题中要求最终进行短路电流的计算，三道小题目已经给出了计算短路电流的思路，考虑到有两个短路点同时作用，需进行分解分析，F1发生三相短路，只有火电厂的发电机对其有作用。F2点发生短路，水电厂的所有发电机，火电厂单台发电机还有无穷大电源对其产生影响，由于无穷大系统距离短路点较远，所以产生的影响在下面计算忽略不计。

二、短路计算过程：

取Sd=100MVAUd=Uav (一) 各元件电抗的标幺值： ① 发电机

100

G1，G2: X1=X2=0.141×=0.176

100

G3，G4: X3=X4=0.14×=0.233

100

G5，G6: X5=X6=0.142×=0.142

② 变压器

10.5100

T1，T2: X7=X8=×=0.117

T3，T4: X9=X10

10.5100=×=0.167 10.5100=×=0.0875 T5，T6: X11=X12③ 线路 L1∶ X13L2∶ X14L3∶ X15

100

=0.44×160×=0.532 100=0.44×80×=0.266

100

=0.44×110×=0.366 ④ 电抗器 X16

XL % USd10100=××=0.07××=0.679 NUd

(二) 绘制等效电路图

G1G2

1

713

G3456

(三) 化简等效电路图

2G1.2

G5.6

G3.4

X17X18

11

= X1+X8 +X14= 0.176+0.117 +0.266=0.413 11

= X5+X11 +X15= 0.0875+0.142 +0.366=0.481 X19= X9+X3 = 0.167+0.233 =0.4

GG4

X20=X3+X16=0.912 X21=X4=0.233 (四) 计算各电源电抗：

2 G1.2: Xc1

80×2

=0.413×=0.661

60

=0.4×=0.24

G3∶ Xc2G5.6∶ Xc3

100×2

=0.481×=0.961

60

=0.912×=0.547

1 G3∶ Xc4G4∶ Xc5

60

=0.233×=0.140

(五) 查计算曲线数字表，求电流周期分量的标幺值 2点短路计算结果：

(六) 计算短路电流的有名值

归算至短路点电压级的各等值电源的额定电流和基准电流

IN 1∥2 =IN1+IN2=IN 3 =

602×80=0.833KA

=0.3012KA 2×120IN 5∥6 =IN5+I6=

=1.2049KA

基准电流：Id 115 =

=0.3012KA

1点短路计算结果：

归算至短路点电压级的各等值电源的额定电流 IN 3 =IN 3 =

60=0.3012KA

四、 结论（期间工作）

对两道题目分别进行分析，在演草纸上进行演算。与同学探讨做题思路、方法，初步得出几轮。

计算机运用Word输入公式，计算结果，应用AutoCad绘制等值电路图，输出图文文件，插入Word文档。 增加文字叙述，排版校对，打印出稿。 参考资料

1、熊信银、张步涵编.电力系统工程基础.华中科技大学出版社,2008.2 2、水利电力部西北电力设计院.电力工程电气设计手册.中国电力出版

社，1989.12

3、韩学山、张文编.电力系统工程基础.机械工业出版社,2003.2

五、 内容扩展

系统的发展过程

输电技术全部发展史的特征便是不断地提高线路电压。 早期的电力系统线损很大，为了降低线损，必须增加导线截面积和提高线电压，增加导线截面积势必增加导线材料及成本，而提高线路电压相对较为经济

提高线路电压与线路的绝缘有着密切的关系。随后线路的绝缘成为输电发展的制约因素

针式绝缘子所能达到的极限电压为80kV，1906年悬式绝缘子的发明使线路电压提高到110~120kV。这样高的电压当导线截面不够大时会剧烈增加电晕损耗，从而导致钢芯铝线的应用。此时线电压可以提高到150kV

我国电压等级的标准

除我国规定的交流额定电压等级外，现在正在研究增设1000kV特高压电压等级

直流输电目前还无标准电压等级，我国已投入运行的直流电压为±500kV，正在建设的有±800kV，正在研究中的有直流±1000kV

所有连接于电力网中的用电设备均用交流电源

直流输电

我国负荷与能源分布的矛盾造成了电能需要远距离传送 当前我国的现实任务是提高500kV送电线路的输送能力，当电网的电压等级更高，距离超过300km时，则属于超高压长距离输电网

超高压长距离输电在稳定控制、参数补偿及快速继电保护方面都提出了新的要求 超高压交流输电的特点

保持同步发电机并列运行的稳定性成为突出问题。300km以上线路受制于静态稳定的限制。500kV线路故障时，先是电压下降，而后电压崩溃，然后两侧电势间功角增大失去稳定。 解决无功功率流动及电压调节问题比较困难，如空载时受端电压太高，无功补偿对输送容量起重要作用 内部过电压的影响大于大气过电压 电晕现象严重

对通讯线路的危险影响和对无线电干扰较重 直流输电的主要优点

导线电流密度相同的情况下，输送同样的功率三相交流输电需三根导线，而直流输电仅需两根导线（一根线故障时还可暂时用大地或海水作回路继续送电）。在导线截面、电流密度及绝缘水平相同的条件下，直流线路和交流线路传送的有功功率基本相同，而线路功率损耗减少大约。因而直流输电节省有色金

属、钢材及绝缘子等。

交流输电的主要间题之一是稳定性间题，直流输电不存在稳定性间题，与交流输电线路并列运行时还能提高交流系统的稳定性。

直流输电传输的功率容易调节，而且调节速度快

直流输电的主要缺点是换流站的投资大，当输电距离足够长，直流线路的节约克服了换流站的价格，换流站增加的这部分投资可因线路投资小而得到补偿时，直流输电的增量价格才低于交流输电。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/6zrj.html