电力系统分析(地方无功补偿)课程设计

地方电力系统无功补偿地方电力系统无功补偿 指导老师：尹 虹 学 生：地方电力系统无功补偿设计项目一、原始资料一、原始资料二、设计任务二、设计任务三、系统各元件参数表三、系统各元件参数表四、无功补偿方案四、无功补偿方案五、验证补偿后经济性五、验证补偿后经济性六、感受及建议六、感受及建议 一一、原始资料、原始资料 在某一实际地方电力系统中，有一电厂，装机容量为在某一实际地方电力系统中，有一电厂，装机容量为3800KW，功，功率率 因数因数0.8常年可发。一条常年可发。一条10KV线路向本地方负荷供电，另一条线路向本地方负荷供电，另一条35KV 线路与主系统相联，将多余电力送入主系统或从主系统受电。线路与主系统相联，将多余电力送入主系统或从主系统受电。原电力系统电源及负荷点情况，简化后的接线图如下：原电力系统电源及负荷点情况，简化后的接线图如下：按规定，送入主系统功率的功率因数不得高于0.8，否则罚款0.01元/kvarh，本地方电压水平不得低于额定电压的5%，为此，该地方电网管理机构决定进行无功补偿、及电压无功的综合控制来提高供电质量和经济效益。注：图中，负荷的单位为（kWjkvar），括号外为最大负荷，括号内为最小负荷。二、设计任务（1 1）利用电力系统潮流计算分析当前电网存）利用电力系统潮流计算分析当前电网存 在的问题。在的问题。（2 2）设计无功补偿方案。）设计无功补偿方案。（3 3）无功补偿装置的选择。）无功补偿装置的选择。（4 4）电压无功综合控制方案的制定）电压无功综合控制方案的制定（5 5）补偿后的经济性分析）补偿后的经济性分析 三、系统各元件参数表：变压器型号短路损耗(PK)W空载损耗(P0)W阻抗电压Uk%空载电流I0SJL-1000/101373018805.51.7SJL-1600/352000030506.51.5表一：变压器参数 系统各元件参数表：表二：架空线路参数线路型号电阻/kM电抗/kMLGJ-500.650.42LGJ-350.850.37LGJ-251.070.37 四、无功补偿方案无功补偿的基本概念无功补偿的基本概念各种补偿方案的特点各种补偿方案的特点并联电容器补偿的四种具体方案并联电容器补偿的四种具体方案提出四种及以上方案，按照工程设计思想进行论提出四种及以上方案，按照工程设计思想进行论证，初步筛选出两种方案进一步论证。证，初步筛选出两种方案进一步论证。采用试补法，在补偿点处试补无功功率，再算潮采用试补法，在补偿点处试补无功功率，再算潮流，确定补偿后的末端电压、上网功率因数、地流，确定补偿后的末端电压、上网功率因数、地方电网的网损率、年运行费用等，进行经济性及方电网的网损率、年运行费用等，进行经济性及可行性比较，确定最终无功补偿方案。可行性比较，确定最终无功补偿方案。五、验证补偿后经济性1、原始电网存在的问题：网损耗、末端电压、上网、原始电网存在的问题：网损耗、末端电压、上网功率因数等数据。功率因数等数据。2、补偿后电网的经济性：网损率、上网功因数、投、补偿后电网的经济性：网损率、上网功因数、投资费用、回收年限等数据。资费用、回收年限等数据。总结补偿后经济性，综合考虑上网功率因数、总结补偿后经济性，综合考虑上网功率因数、网损率、年运行费用说明地方电网经过无功补偿网损率、年运行费用说明地方电网经过无功补偿后的改善情况。后的改善情况。潮流计算的方法及优缺点1、计算机算法(计算机算法指的是通过建立数学模型、确定解算方法、制订框图、编制程序。)优点：计算比较复杂的网络模型，缺点；许多原始数据，还是要靠手动获得。潮流计算的方法及缺点2、手算方法优点：通过手算可加深对物理概念的理解。缺点：循环电流（功率）产生于环网中变压器变比的不匹配。电力系统潮流计算：在给定的稳态运行条件下确定电力系统的运行状态（包括母线电压相量，网络中的功率分布和功率损耗）。开式网的潮流计算开式网的潮流计算 开式网的潮流分布计算的步骤：开式网的潮流分布计算的步骤：1、根据电力网接线图求各元件参数，并作出等值电路图，化简等值电路;2、具体的做法是：即假设网络全网电压额定，计算电力网中各变电所的运算负荷和各电源的运算功率，并将其接至相应节点，从而消去变压器阻抗支路和所有导纳支路，化简后的等值电路中至包含了线路阻抗、运算负荷和运算功率;3、求功率分布;4、求电压分布。地方网的特点电压低、线路短、输送功地方网的特点电压低、线路短、输送功率小，在潮流计算中可以采取下列简化：率小，在潮流计算中可以采取下列简化：1、等值电路不计导纳，即等值电路只有阻抗支路；2、不计阻抗中的功率损耗，即元件的首端功率等于末端功率；3、不计电压降落的横分量；4、在计算中，可用额定电压代替实际电压。两类过程两类过程简单辐射形网络的潮流计算有两类基本过程。过过程程1:已知同一端的功率和电压，求另一端功率和电压；过过程程2:已知始端电压、末端功率，求始端功率、末端电压（以此居多）；或已知末端电压、始端功率，求末端功率、始端电压。过程1：从已知功率、电压端，用公式齐头并进逐段求解功率和电压。求功率求电压求功率求电压求功率求电压计算起点计算终点V4(已知)S4(已知)12341图：已知同一点电压和功率求辐射形网络潮流 过程2：总结为“一来、二去”共两步，一来即：设所有未知电压节点的电压为线路额定电压，用公式从已知功率端开始逐段求功率，直到推得已知电压点的功率；二去即：从已知电压点开始，用推得的功率和已知电压点的电压，选用公式，往回逐段向未知电压点求电压。求功率求电压求功率求电压求功率求电压计算起点计算终点S4(已知)V1(已知)3214图：已知一点电压、另一点功率求辐射形网络潮流电力系统的调压单击此处编辑母版标题样式电力系统的调压 电压是是电力系力系统电能能质量的一个重要指量的一个重要指标。对电压质量的衡量，是以量的衡量，是以电压偏移是否超偏移是否超过允允许值为标准。保准。保证电压偏移在允偏移在允许的范的范围内，内，是是电力系力系统运行的主要任运行的主要任务之一。之一。调整整电压的目的：的目的：保保证供供给用用户用用电设备的的电压不超不超过允允许的偏移范的偏移范围是是电力系力系统电压调整的基本目的。整的基本目的。电电力网的功率力网的功率损损耗主要耗主要产产生在生在输电输电线线路和路和变压变压器上。器上。一部分一部分损损耗与耗与传输传输功率有关功率有关,主要主要产产生在生在线线路和路和变压变压器的串器的串联联阻抗上，称阻抗上，称为变动损为变动损耗，耗，这这部分部分损损耗占比重耗占比重较较大；大；另一部分另一部分损损耗耗仅仅与与电压电压有关，有关，产产生生在在线线路和路和变压变压器的并器的并联导纳联导纳上，称上，称为为固固定定损损耗，如耗，如变压变压器的励磁器的励磁损损耗和耗和线线路的路的电晕损电晕损耗。耗。据据统计统计，电电力系力系统统有功功率有功功率损损耗最耗最多可达到多可达到总发电总发电量的量的20%30%，这这大大大增加了大增加了发电发电和和输输配配电设备电设备的容量，造的容量，造成了成了动动力力资资源的浪源的浪费费、电电能成本的提高，能成本的提高，进进而影响整个国民而影响整个国民经济经济。四种方案的初步确定四种方案的初步确定 方案一：方案一：B、C、D三点同时补（不满补）大方式运行，补偿量620kvar，分别为B点补120kvar，C点补300kvar，D点补200kvar小方式运行，补偿量350kvar，分别为B点补70kvar，C点补160kvar，D点补120kvar方案二：方案二：C、D两点同时补大方式运行，补偿量500kvar，分别为C点补300，D点补200小方式运行，补偿量280，分别为C点补160，D点补120 四种方案的初步确定四种方案的初步确定 方案三：方案三：B、C、D三点同时补（满补）大方式运行，补偿量774kvar，分别为B点补171kvar、C点补346kvar、D点补257kvar小方式运行，补偿量483kvar，分别为B点补107kvar、C点补216kvar、D点补160kvar方案四：方案四：一点补大方式运行，即D点补257kvar小方式运行，即D点补160kvar 方案的分析方案一、方案二：方案一、方案二：则对末端电压水平提高较明显，上网功率因数、网损率降低也较明显，所以初步选择这两个方案，并对这两个方案进行定量分析。方案三方案三:虽然对末端电压水平有所提高，上网功率因数、网损率有所降低，但一次投资太大，所以该方案不可取。方案四方案四:虽然补偿量少了，一次投资不大，但对末端电压水平提高不明显，上网功率因数、网损率降低不明显，所以该方案不可取。方案的初步方案的初步选择 1、先对四种方案进行定性分析，初步选出两种方案2、对初步选出的两种方案进行定量计算3、根据计算结果，对这两种方案进行经济性比较4、选出最佳方案 1 电电力系力系统经济统经济运行的基本要求是运行的基本要求是:在在电电力系力系统统保保证证正常可靠运行正常可靠运行,保保证电证电能能质质量的前提下量的前提下,尽量提高尽量提高电电能生能生产产和和输输送送的效率的效率,降低供降低供电电成本成本.A=Pt（kWh）（1）变动损变动损耗耗:与与电电力网力网输输送的功率成正比送的功率成正比,约约占占网网损损的的80%，（2）固定）固定损损耗耗:与与电电力网元件两端的力网元件两端的电压电压成正比成正比,约约占网占网损损的的20%。对初步选择的两种方案对初步选择的两种方案列表进行经济性比较列表进行经济性比较表一：三点补偿（大方式补620kvar 小方式补350kvar）运行方式大方式0.83010.1028.008162.4975580014.859小方式081810.0657.28999.7103150012.695对初步选择的两种方案对初步选择的两种方案列表进行经济性比较列表进行经济性比较表二：两点补偿（大方式补500kvar 小方式280kvar）运行方式大方式0.85210.0308.080278.9274500014.268小方式0.85010.0228.286279.7482520015.363方案的进一步确定：方案的进一步确定：所以选择方案一所以选择方案一大方式：大方式：小方式：小方式：做潮流计算，为了假设一个合适的电压，跟计算机成了“形影不离”的好朋友。接下来，无功补偿，为了最大限度满足经济运行，采取试补法。让计算量达到了一个高潮，功夫不负有心人，最后我们还是成功地找到了相对较佳的方案，即方案一（三点不满补）。一、潮流计算，很需要耐心与细心，因为潮流计算是“牵一发而动全身”的，即一点算错，步步皆错。二、无功补偿方案的初步确定，有种无从下手的感觉，因为刚开始思路不太明确。经过老师的耐心指导，同学们的帮助，才恍然大悟。方案的初步选择，我们首先是定性地分析，选出两种方案，对这两种方案要用数据证明，所以对这两种方案进行定量分析。计算中遇到的问题计算中遇到的问题 通过本学年对电力系统分析的通过本学年对电力系统分析的学习，我深知电力系统分析对电力学习，我深知电力系统分析对电力行业的重要性。因此对我本课程有行业的重要性。因此对我本课程有以下观点：以下观点：一、未能接触计算机运算；一、未能接触计算机运算；二、互动机会过于少；二、互动机会过于少；三、多了解课外的知识；三、多了解课外的知识；四、播放有关电力系统的教片；四、播放有关电力系统的教片；五、创新。五、创新。谢谢谢谢