电力系统调压方法比较分析

电力系统分析综合训练二 任务书

本次综合训练目的在于巩固和运用前面所学到的电力系统电压调整方法，理解系统中各个母线电压与线路中无功潮流之间的关系，比较和分析各种电压调整方法的效果，掌握仿真软件的使用方法，培养分析问题和解决问题的能力。

电压调整示例系统单线图如下：

GT1LT2负荷~10.5KV10.5KV/242KV220KV/11KV

系统数据见班级列表。 设计要求：

利用PowerWorld建立单线图程序，完成调压设置，分析计算结果。 设计说明书内容：

1、 2、 3、

任务书 绘制单线图。

计算以下情况下，各个节点电压和系统有功损耗（列表）。 a)

发电机在最大和最小负荷下都以额定电压运行，T1和T2变压器

高压绕组在主接头上运行。 b)

发电机在最大和最小负荷下都以额定电压运行， T2变压器高压

绕组在主接头上运行。T1采用普通变压器，高压绕组固定在适当分接头处运行，使得T2变压器低压侧电压在最大负荷时，达到线路额定电压的

105%。假设T1高压侧电压为24242.5%。

c) 发电机在最大和最小负荷下都以额定电压运行， T1变压器高压

绕组在主接头上运行。T2采用普通变压器，高压绕组固定在适当分接头处运行，使得T2变压器低压侧电压在最大负荷时，达到线路额定电压的

105%。假设T2高压侧电压为22042.5%。

d) 发电机在最大和最小负荷下都以额定电压运行，T2变压器高压

绕组在主接头上运行。T1采用有载调压变压器，高压绕组可以随负荷变化而调整分接头位置。确定最大负荷和最小负荷时分接头位置，使得T2变压器低压侧电压在最大负荷时，达到线路额定电压的105%，最小负荷

时，达到线路额定电压的100%。假设T1高压侧电压为24281.25%。 e)

发电机在最大和最小负荷下都以额定电压运行，T1变压器高压

绕组在主接头上运行。T2采用有载调压变压器，高压绕组可以随负荷变化而调整分接头位置。确定最大负荷和最小负荷时分接头位置，使得T2变压器低压侧电压在最大负荷时，达到线路额定电压的105%，最小负荷时，达到线路额定电压的100%。假设T2高压侧电压为22081.25%。 f) T1和T2变压器高压绕组在主接头上运行。发电机机端电压可以在最大和最小负荷时调整，试确定在最大和最小负荷时发电机机端电压，使得T2变压器低压侧电压在最大负荷时，达到线路额定电压的105%，最小负荷时，达到线路额定电压的100%。 g)

发电机在最大和最小负荷下都以额定电压运行， T1变压器高压

绕组在主接头上运行。T2采用普通变压器，高压绕组固定在适当分接头处运行。T2低压侧母线并联可投切电容器，试确定电容器容量和T2分接头位置，使得T2变压器低压侧电压在最大负荷时，达到线路额定电压的105%。假设T2高压侧电压为22042.5%。 h) 4、

在g）的基础上，假设线路L上串联了补偿电容器，补偿比为0.5。

根据以上计算结果，总结各种情况下系统电压分布和系统损耗的特点，比较各种调压手段的优劣，分析其中原因

数据 BL最小 RT2 XT2 最大 2负荷 负荷 0.0001 0.059 0.01 0.13 0.15 0.001 0.048 1.8+j0.8 0.9+j0.4 说明：1.所有数据均为标幺值。2. 基准功率100MVA。

RT1 XT1 RL XL

目录

1. 电力系统单线图..................................................................................................... 1 2. 仿真分析多种调压方式........................................................................................... 1 2.1 改变变压器变比调压............................................................................................. 1 2.1.1 最大负荷时T1和T2变压器高压绕组都在主接头上运行 ............................. 1 2.1.2 最小负荷时T1和T2变压器高压绕组都在主接头上运行 ............................. 1 2.1.3 最大负荷时T1高压侧电压为24242.5%下运行 ...................................... 1 2.1.4 最大负荷时T2高压侧电压为22042.5%下运行 ...................................... 2 2.1.5 最大负荷时T1高压侧电压为24281.25%下运行 ...................................... 2 2.1.6 最小负荷时T1高压侧电压为24281.25%下运行 ...................................... 2 2.1.7 最大负荷时T2高压侧电压为22081.25%下运行 ...................................... 2 2.1.8 最小负荷时T2高压侧电压为22081.25%下运行 ...................................... 3 2.2 发电机调压............................................................................................................. 3 2.2.1 最大负荷时改变发电机电压调压...................................................................... 3 2.2.2 最小负荷时改变发电机电压调压...................................................................... 3 2.3 并联电容器组调压................................................................................................. 3 2.3.1 最大负荷时T2高压侧电压为22042.5% .................................................. 3 2.4 最大负荷时线路串联电容器调压......................................................................... 4 3. 仿真结果分析........................................................................................................... 4

1. 电力系统单线图

图1 单线图

2. 仿真分析多种调压方式 2.1 改变变压器变比调压

2.1.1 最大负荷时T1和T2变压器高压绕组都在主接头上运行 名称 1 2 3 4 实际电压 10.5 205.317 115.57 4.881 相角（度） 0 -5.46 -25.96 -40.94 有功损耗

10.52

无功损耗

206.90

表1 节点电压及系统损耗

2.1.2 最小负荷时T1和T2变压器高压绕组都在主接头上运行 名称 1 2 3 4 实际电压 10.5 236.729 200.819 9.778 相角（度） 0 -3.15 -10.47 -13.5 有功损耗

1.24

无功损耗

-0.72

表2 节点电压及系统损耗

2.1.3 最大负荷时T1高压侧电压为24242.5%下运行

此时变压器T1的标幺变比为0.9，即变压器抽头处于最大值处。 名称 实际电压 相角（度） 有功损耗 无功损耗 1 10.5 0

10.62 203.72 2 234.193 -5.61

3 145.768 -24.57

5

4 6.424 -36.49 表3 节点电压及系统损耗

2.1.4 最大负荷时T2高压侧电压为22042.5%下运行

此时变压器T2的标幺变比为1.075。

名称 1 2 3 4 实际电压 10.5 208.795 124.927 4.912 相角（度） 0 -5.36 -24.10 -39.02 有功损耗

9.23 无功损耗

181.96

表4 节点电压及系统损耗

2.1.5 最大负荷时T1高压侧电压为24281.25%下运行

此时变压器T1标幺变比为0.9 。

名称 1 2 3 4 实际电压 10.5 234.2 145.967 6.435 相角（度） 0 -5.61 -24.55 -36.44 有功损耗

10.62 无功损耗

203.13

表5 节点电压及系统损耗

2.1.6 最小负荷时T1高压侧电压为24281.25%下运行 此时变压器T1标幺变比为0.9 。 名称 实际电压 相角（度） 1 10.5 0 2 262.037 -2.52 3 227.148 -8.20 4 11.13 -10.46 有功损耗

0.90 无功损耗

-15.61

表6 节点电压及系统损耗

2.1.7 最大负荷时T2高压侧电压为22081.25%下运行 此时变压器T2标幺变比为1.075 。 名称 实际电压 相角（度） 1 10.5 0 2 208.795 -5.36 3 124.927 -24.10 4 4.972 -39.02 有功损耗

9.23 无功损耗

181.96

表7 节点电压及系统损耗

5

2.1.8 最小负荷时T2高压侧电压为22081.25%下运行 此时变压器T2标幺变比为0.9 。 名称 实际电压 相角（度） 1 10.5 0 2 236.96 -3.15 3 201.482 -10.45 4 10.962 -12.86 有功损耗

1.20 无功损耗

-2.35

表8 节点电压及系统损耗

2.2 发电机调压

2.2.1 最大负荷时改变发电机电压调压 此时发电机标幺电压为1.271 。 名称 实际电压 相角（度） 1 13.346 0 2 295.206 -4 3 240.113 -13.8 4 11.551 -18.08 有功损耗

3. 无功损耗

36.27

表9 节点电压及系统损耗

2.2.2 最小负荷时改变发电机电压调压 此时发电机标幺电压为1.09 。 名称 实际电压 相角（度） 1 11.445 0 2 260.498 -2.62 3 225.569 -8.56 4 11.049 -10.94 有功损耗

0.95 无功损耗

-13.00

表10 节点电压及系统损耗

2.3 并联电容器组调压

2.3.1 最大负荷时T2高压侧电压为22042.5%

此时变压器T2标幺变比为1.1 ，电容器的实际无功公率为179.2Mvar。 名称 实际电压 相角（度） 有功损耗 无功损耗 1 10.5 0 2 250.386 -6.02 3.86 49.86 3 244.424 -18.30 4 11.552 -23.02 表11 节点电压及系统损耗

5

2.4 最大负荷时线路串联电容器调压

图2 串联电容器组单线图

线路串联补偿电容器，补偿比为0.5，即𝑋𝑐=0.5，即𝑋𝑐=0.065。

𝐿

𝑋

名称 1 2 3 4 实际电压 10.5 240.362 216.509 11.57 相角（度） 0 -6.27 -6.24 -10.66 有功损耗

3.78 无功损耗

5.39

表12 节点电压及系统损耗

3. 仿真结果分析

在改变变压器变比调压方式中，这种方式在系统无功功率充足的情况下采用，当系统无功功率电源缺额较大时，系统电压水平低，再调分接头将使无功更加不足（无功大小与电压平方成正比），电压水平更低，使系统电压将面临崩溃的危险。发电机调压，适用于发电机母线直馈负荷的情况，多采用逆调压方式，仅对有孤立运行的发电厂供电的小型电力系统才有显著效果。对电网来说，不可能由它来解决全部调压问题，但是由于它不需要投资，在一些地区解决调压问题，应予以优先考虑。用有载调压器进行调压，应用在无功功率并不缺乏的大型电力系统中，有载调压器分别装在变电所内，这种费用高，但是比较灵活，一般用在调压要求比较高，各变电所负荷曲线相差很大的配网中。采用电容器等无功补偿方式中，按降低线路功率损耗和电压损耗的要求，并联补偿比串联补偿更为有效，并联电容器组可以选择在原理电源端进行补偿，设备也比较经济性，电容器直接在距离负载处给负载提供无功功率，减少线路无功功率的传送从而减少线路的电流使无功与有功功率损耗减少。本综合训练的电力系统在运行时，无功功率缺额，变压器变比调压与有载调压致使调压效果最差，所以并不适用于此情况；发电机

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调压在孤立发电厂不经升压直接供电的小型电力网下，因线路不长，线路损耗也就较小，结合本电力系统，调压效果比变压器调压好；综上所述并联电容器与串联电容器结合使用的效果最好。

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