毕业设计-开题报告.doc

个人收集整理 勿做商业用途
华北水利水电学院本科生毕业设计（论文)开题报告（参考）
年 月 日
学生姓名
张磊
学号
20035615
专业
电气工程及其自动化
题目名称
AB110/35/10kV降压变电所电气部分设计
课题来源
模拟
主
要
内
容
待设计变电所初步设计的有关原始资料
本变电所位于XX市的郊区,向市区工业，生活及郊区乡镇工业与农业保护，用电负荷较集中.所在地区为海拔220M，非强地震区，由地形，地势水文，气象等条件知这里适宜建设地区性变电所.
本变电所为三电压等级的变电所，电压等级为110/35/10KV，线数回数为：110KV本期2回，远景2回；35KV近期5回，远景发展2回,10KV本期5回，远景发展2回。
本所主要供电用户为：郊区，市区,水泥厂，印刷厂，棉纺厂，毛纺厂，针织厂，柴油机厂,橡胶厂，食品厂总用量近期为26。7MW，远期为65。5MW，需要主变两台，每台主变容量为31500MVA。
因为本地区的工农业生产造成很大影响,而且影响系统的安全运行，所以系统对本所的运行要求程度很高。

电气一次部分：：
一.变电所的类型及其主接线
由任务书获知，本设计的变电所为系统的地方变电所；降压变电所电气主接线的选择，由以下几个方面决定：
1． 变电所主接线的选择要与变电所在系统中的地位、作用，用户的负荷性质类别相适应。国家变电所在对主接线的基本要求是可靠性、灵活性和经济性.
2． 从可靠性讲主接线的选择要和其具体的地位和位置相适应，由负荷的性质和类别，设备的制造水平以及长期时间运行的经验去具体的考虑。
3。从灵活性去考虑就是要考虑操作的,调度的和扩建的方便性去综合的考虑具体的选择计划和规格.
4．从经济性上考虑就是要看一次投资和占地面积以及电能的损耗上去具体的研究，因为电能损耗主要来自于变压器，应经济合理的选择变压器的型号，容量，尽量避免两次变压器而增加电能的损耗。

二．选择变电所主变的类型
任务书已给出两台型号完全相同的有载调压三绕组电力变压器，且其容量为31500MVA，查相关设计手册并进行必要的计算,可易获得主变的型号等参数.

三．短路电流计算：
1 短路计算条件的确定原则:
验算导体和电器时所用短路电流，一般有以下规定。
（1）计算的基本情况
① 电力系统中所有电源均在额定负荷下运行；
②所有同步电机都具有自动调整励磁装置（包括强行励磁）;
③短路发生在短路电流为最大值的瞬间；
④所有电源的电动势相位角相同；
⑤应考虑对短路电流值有影响的所有元件，但不考虑短路点的电弧电阻。对异步电动
机的作用，仅在确定短路电流冲击值和最大全电流有效值时才予以考虑。
（2)接线方式
计算短路电流时所用的接线方式，应是可能最大短路电流的正常接线方式(即最大运
行方式），而不能用仅在切换过程中可能并列运行的接线方式。
（3）计算容量
应按本工程设计规划容量计算,并考虑电力系统的远景发展规划（一般考虑本工程建
成后5 ～ 10 年)。
(4)短路种类
一般按三相短路计算.若发电机出口的两相短路,或中性点直接接地系统以及自耦变
压器等回路中的单相(或两相)接地短路较三相短路情况严重时，则应按严重情况的进行比
较。
（5)短路计算点
在正常接线方式时，通过电器设备的短路电流为最大的地点，称为短路计算点。
短路计算的结果：
采用母线作为中间环节,可以使接线简单清晰，运行方便，有利于安装和扩建,在选择母线上一定要遵从以上原则,在是使用有汇流母线和无汇流母线的选择上要视具体的建设要求为依据.

四． 短路电流的计算
短路问题是电力技术方面的主要问题之一。在发电厂和变电所以及整个电力系统的设计运行工作中，都必须事先进行短路计算，以此作为选择电气接线,选用有足够的热稳定度和动态稳定度的电气设备和载流导体,确定限制短路电流的措施，在电力系统中合理的配置各种继电保护并整定其参数等重要的数据。在AB110/35/10KV的降压变电站的设计中，这是十分重要的。
同时，为了尽快切断电源对短路点的供电，继电保护装置将自动地是有关断路器跳闸。继电保护装置的整定和断路器的选择，也需要准确的短路电流数据。根据参考文献,设计中选择短路地点分别在110KV侧、35KV侧、10KV侧进行短路电流的计算.三相短路电流的计算步骤如下：
1。 根据已经选择的变电站主接线方案画出电气主接线图；
2. 根据规定的电气设备选择任务，确定所用的短路计算点；
3. 计算各个电气元件的电抗标么值，画出以标么值表示的等值电路图；
4. 对各短路计算点进行网络化简，求出X＊∑；
5。 求出各个电源对短路点的转移阻抗。
6。 求出各个电源的计算电抗Xca，由运算曲线查出各时刻的短路电流标么值，最后求出各短路计算点的三相短路电流。
五.配电装置的设计：
配电装置是根据电气主接线的连接方式，由开关电器,保护和测量电器，母线和必要的辅助设备组建而成的总体装置。其作用是在正常运行情况下,用来接受分配和电能，而在系统发生故障的时候，迅速的切断鼓掌部分，维持系统的正常运行.为此,配电装置应满足下述基本要求:
1） 运行可靠。按照系统和自然系统以及有关规程要求合理选择电气设备,使选用电气设备具有正确的技术参数，保证具有足够的安全净距。
2） 操作,巡视和检修,配电装置的结构和布置应力求整齐,清晰，便于操作巡视和检修;还要设有防止误操作的封锁装置及连锁装置来更有效的防止误操作的出现
3） 保证工作人员的安全.这要对配电装置采取一系列的措施，比如设置离墙将相邻电路,设置遮栏，留出安全距离，设置适当的安全出口。
4） 外壳和底座都采用保护接地。
力求提高经济性。满足以上要求的前提下，电器设备的不止应紧凑,节省占地面积和各种原料并降低造价
5） 要有可扩建的可能。根据具体的情况,分析是否有发展和扩建的可能。

六：屋内和屋外的配电装置原则
屋内的配电装置原则
1) 总体布置:尽量将电源布置在每段母线的中部，使母线截面通过较小的电流，。同一回路的电器和倒替应布置在一个间隔内，保证保修和限制鼓掌的范围.较重的设备布置在下层,减轻楼板的荷重并便于安装.要充分利用间隔的位置。设置对应布置,便于操作.有利于扩建.
2) 具体屋内的配电装置的设备布置:
a.母线开关在上部，呈水平布置，垂直布置和直三角形布置，母线相间距离a决定于相间电压,并考虑短路时母线和绝缘子的机械强度与安装条件。
b.短路器及其操作机构.断路器通常设在单独的小室内，而总油量超过100kg的油浸电力变压器,应安装在单独的防暴小室内。断路器的操动机构设在操作通道内.
c.互感器和避雷器.无论是干式或油禁式,都可和断路器放在同一个小事内.当母线上接有架空线路时,母线上应安装避雷器.
d。电抗器.因为比较重,一般布置在封闭的小室的第一层.按其容量不同有三种不同的布置方式：三相垂直布置，品字形布置和三相水平布置,要具体情况去选择不同的方式.
e.电缆隧道及电缆沟。这都是用来放置电缆的，为高1。8米以上的封闭狭长建筑物.两侧有假设电缆的支架，可放置很多电缆。。
f。配电装置室的通道和出口。具体的布置应该便于设备的操作，检修和搬运
g。配电装置室的采光和通风.室内可以开窗采光和通风，但是应采取防止雨雪，风沙，污秽和小动物进入室内的措施。配电室内应按事故排烟要求,装设足够的事故通风设施。

屋外的配电装置原则
1） 母线及架构，软母线三相水平防止，用悬式绝缘子悬挂在母线构架上。硬母线常用的是矩形和管形，矩形母线用于35KV及以下配置，管形用于110KV及以上的配电装置。
2） 电力变压器.因为其外壳不带点,故采用落地布置，安装在变压器基础上。这个基础一般是制成双梁并铺以铁轨。
3） 高压断路器。由其位置，可分为单列，双列和三列布置，断路器的排列方式,必须根据主接线，场地地形条件,总体布置和出线方向等诸多因素合理选择。
4） 避雷器。有高式和低式两种，110KV以上的多是落地安放,35KV避雷器一般采用高式布置。
5） 隔离开关和互感器均采用高式不止，要求和断路器相同.
6） 电缆沟.屋外的布置，应该是使电缆所走的路径最短.
7） 道路，根据消防和运输设备的需要，，应在主要设备近旁铺设行车道路。

七．变电所主变压器的保护
电力变压器的故障对电力系统和用户影响都很大,因此，必须对大型电力变压器配备完善的保护装置，在出现危及变压器安全的不正常运行状态时,能及早地发出报警信号或切除变压器,防止故障的发生。当变压器发生故障时，能尽快地切除变压器，使故障造成的损失减到最小，使故障后的变压器更容易修复。因此,本设计拟定从瓦斯保护、纵差动保护、变压器的相间故障后备保护、接地故障后备保护、过负荷保护等方面的保护进行对变电所主变压器的保护.

变压器的继电保护设计
电力变压器可能发生的故障及异常运行情况有：绕组及其引出线的相间短路,中性点直接接地侧的单相接点短路,绕组的匝间短路,外部相间短路引起的过电流，中性点直接接地电力网中外部接地短路引起的过电流，中性点过电压，过负荷，油面降低,变压器温度生高及冷却系统故障等。针对上述可能发生的故障及异常运行情况，变压器应装设下列保护:
（1）瓦斯保护.适用于油浸式变压器，它反应油箱内的故障.当油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，应瞬时工作于信号；当产生大量瓦斯时，应动作于断开变压器各侧的断路器.
（2）纵差动保护。适用于6。3MVA及以上的厂用变压器和并联运行的变压器，以及10MVA及以上的厂用备用变压器和单独运行的变压器。它是变压器的主保护。
（3）零序电流差动保护。当纵差动保护对单相接地短路灵敏度不满足要求时，应增设此保护,以提高单相接地短路时保护的灵敏度.对高压侧电压为330KV及以上的变压器可装设双重差动保护。
按2、3项装设的保护，均无延时动作断开各侧的断路器.
（4)相间短路的后备保护.对降压变压器宜采用过电流保护；当灵敏度不满足要求时，应采用复合电压起动的过电流保护；对6。3MVA以下的升压变压器和系统联络变压器宜采用复合电压起动的过电流保护,当灵敏度不满足要求时，应采用阻抗保护；对6。3MVA及以上的升压变压器宜采用负序电流和单相式低电压起动的过电流保护，当灵敏度不满足要求时，应采用阻抗保护。各种后备保护均带时限动作于相应的断路器跳闸。
根据变压器的型式及接线方式的不同，相间短路的后备保护的配置如下：
① 对双绕组变压器应装于主电源侧,根据主接线情况，保护可带一段或两段时限。带两段时限时，以较短时限跳开母联或分段断路器，使有可能缩小故障影响范围；以较长时限断开变压器各侧的断路器.
② 对三绕组变压器和自耦变压器,宜装于主电源侧和主负荷侧.主电源侧的保护应带两段时限,以较小时限断开未装保护侧的断路器，使有可能缩小故障影响范围。当不能满足灵敏度要求时，可在各侧均装设保护，变压器两侧或三侧有电源时，应加装方向元件以保证选择性。
③ 对低压侧有分支，并接至分开运行母线段的降压变压器，除在电源侧装设保护外，还应在每个支路装设保护装置，以保证选择性。
保护装置对各侧母线的相间短路应符合灵敏度的要求,作为相邻设备的后备保护时，可降低灵敏度的要求.
（5） 单相接地保护。
变压器的单相接地保护应按下述原则设置：
① 零序电流保护.适用于110KV及以上中性点直接接地电力网内的中性点直接接地的变压器，用以反应外部接地短路引起的过电流。零序电流保护可由两段组成，每段保护一般带两个时限，以较短时限断开变压器各侧的断路器。
对自耦变压器和高、中压侧中性点都直接接地的三绕组变压器，应考虑装设零序功率方向元件，以满足选择性的要求。
② 零序电流电压保护。适用于110KV及以上中性点直接接地电力网内的低压侧有电源、高压侧可能接地或不接地运行的变压器，用以反应外部接地短路引起的过电流和中性点不接地运行时外部接地短路引起的过电压。
（6）过负荷保护
对自耦变压器和多绕组变压器，保护装置应能反应公共绕组及各侧绕组的过负荷情况。
过负荷保护采用单相式，带时限动作于信号。在无经常值班人员的变电所，必要时过负荷保护可动作跳闸或切除部分负荷。

八， 线路继电保护设计（方向过电流保护）
为了提高电网供电可靠性，出现了双侧电源辐射形电网和单源环网。当线路发生故障时,为了能有选择性地切除故障，在各过流保护上加装方向元件,构成方向过电流保护.
方向过电流保护的方向元件采用功率继电器,功率方向继电器所以能判别短路功率方向，是因为短路功率方向不同时,保护安装处的母线残余电压与被保护线路上的电流之间的相位关系不同,通过测量加入功率方向继电器的电压与电流之间的相位，来判别短路功率的方向。
输电线路的保护配置设计:
本降压变电所采用输电线路纵联差动保护.纵联差动保护就是用某种通信通道将输电线路两端的保护装置纵向连结起来，将各端的电气量传送到对端，将两端的电气量比较，以判断鼓掌在本线路范围内还是在线路范围之外，从而决定是否切断被保护线路。因此，理论上这种纵联保护具有绝对的选择性。这是最简单的一种用辅助导线或称导引线作为通道的纵联保护。
九．变压器保护的整定计算：
1．纵差保护起动电流的整定原则。
1） 在正常运行情况下，为防止电流互感器二次回路断线时引起差动保护误动作，保护装置的起动电流应大于变压器的最大负荷电流。当负荷不能去顶的时候，可采用变压器的额定电流.引入可靠系数，则保护装置的起动电流为
2） 躲开保护范围外部短路时的最大不平衡电流，此时,蓄电器的启动电流应为 (采用1。3）
3) 无论怎样都要躲开变压器励磁涌流的影响，。
2．纵差动保护灵敏系数的校验：
变压器纵差动保护的灵敏系数可按下式校验

即是在采用在单侧电源供电时，系统在最小运行方式下，变压器发生短路时的最小短路电流。

十．距离保护的整定计算：
本降压变电站涉及110KV，35KV，10KV线路的距离保护整定计算，距离保护可以在多电源的复杂网络中保证动作的选择性.距离I段是瞬时动作的，只能保护线路全长的80％～85%,因此两段和起就使得在30％~40％的线路长度内的故障，不能从两端瞬时切除，在一端须经0。5S的延时切除.由于距离保护采用了复杂的阻抗继电器和大量的辅助设备继电器，再加上各种必要的闭锁装置，因此，接线复杂，可靠性比电流保护低,这也是它的重要缺点。
距离保护整定计算原则
1 距离保护第I段的整定。一般是按躲开下一条出线口处短路的原则整定,一般线路上可靠系数取0。8。
2 距离保护第II段的整定。按以下原则的确定
1） 与相临的线路的距离保护第I段相配合,采用以下式子计算

取0。8。取当保护1第I段末端短路时，可能出现的最小数值。
2） 躲开线路末端变电所变压器低压侧出口处短路时的阻抗值，设变压器的阻抗为，则启动阻抗应整定为

取0.7;取当d点短路时可能出现的最小数值。
3） 检验距离II段在本线路末端短路时的灵敏系数

测量阻抗为，因此,灵敏系数为

要求1。25。
3．距离保护第III段的整定.当第III段采用阻抗继电器时，其起动阻抗一般按躲开最小负荷阻抗来整定，它表示当线路上流过最大的负荷电流且母线上电压最低时,在线路始端测量到的阻抗,其值为:

考虑到外部故障切除后,在电动机自起动的条件下,保护第III段必须立即返回的要求，应该采用

继电器的起动阻抗为

如果保护的第III段采用阻抗继电器，在整定其动作特性圆时,要考虑其起动阻抗随角度的变化关系以及正常运行时负荷潮流和功率因数的变化，以确定适当的数值，例如选择继电器的，则圆的直径，也就是第III段的整定阻抗为

4．阻抗继电器的精确工作电流的校验。在距离保护的整定计算里,应分别按各段保护范围末端短路时的最小短路电流校验各段阻抗继电器的精确工作电流，此最小短路电流与继电器精确工作电流之比应为1.5以上.

采取的主要技术路线或方法
1． 理解老师发下的设计任务书，明确所要设计的内容,理清设计思路，制定设计方案.
2． 收集查阅有关设计参考书、文献、设计规范。上网查询相关知识，参照有关的设计内容.
3． 独立完成设计，设计过程中遇到困难，向指导老师、同学请教。
1、 计算机绘制①变电所电气主接线图；
② 降压变电站配电装置平面布置图；（另付手工绘制)
③ 短路电流计算接线及等效阻抗图;
预期的成果及形式
通过毕业设计，对所学专业知识有一个系统的总结，为将来的社会工作中打下良好的设计基础。编制一份设计说明书，包含以下内容：1、毕业设计（论文）任务书2、目录3、毕业设计（论文）正文4、计算书5、图纸
时间安排
本次设计的时间共13周，各部分设计内容的时间安排大致如下：
1。 收集资料,熟悉任务，消化吸收 1 周
2。 方案论证比较 1 周
3。 短路电流计算 1。5周
4. 电气设备选择计算 2。5周
5。 计算机绘图 2 周
6。 完善设计成果 1 周
7。 编制设计说明书 1 周
8. 审核校对 1 周
9. 翻译资料 1 周
10.答辩 1 周
总计 13周
指导教师意见

签 名：
年 月 日
备注