35kV变电所电气部分设计开题报告.doc

本科毕业设计开题报告

题 目： 35KV变电所主电气部分设计

专 题：

院 （系）： 电气与信息工程学院
班 级： 电气09-12
姓 名： 刘明远
学 号 07
指导教师： 李满
教师职称： 副教授

黑龙江科技学院本科毕业设计开题报告

题 目
35KV变电所主电气部分设计
来源
工程实际
一、 研究目的和意义

选题的目的：
本次毕业设计内容为35KV变电所主电气部分设计。本次任务的主要目的在于疏通、整理大学四年来所学知识，系统地进行再学习，从一个比较高的高度来掌握所学习过的知识。培养对于各科知识的综合运用能力、分析问题的能力和解决实际问题的能力，最终掌握实际工程设计的基本技能；检测大学四年来的学习成果。
　　目前我国常用的电压等级：220V、380V、6kV、10kV、35kV、110kV、220kV、330kV、500kV，1000KV。电力系统一般是由发电厂、输电线路、变电所、配电线路及用电设备构成。通常将35kV及35kV以上的电压线路称为送电线路。
10kV及其以下的电压线路称为配电线路。将额定1kV以上电压称为“高电压”，额定电压在1kV以下电压称为“低电压”。

选题的意义：
电力是当今世界使用最为广泛、地位最为重要的能源。变电所是电力系统在实际运用中的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。变电所是供电系统的枢纽，在生产和生活中占有特殊重要的地位。
电力系统的运行要求安全可靠、电能质量高、经济性好，便于扩建。但是电力系统的组成元件数量多，结构各异，运行情况复杂，覆盖地域辽阔。因此，受自然条件、设备及人为因素的影响，可能出现各种故障和不正常运行状态。故障中最常见、危害最大的是各种形式的短路。为此，需要安装各种形式的保护装置，用分层控制方式实施安全监控系统，对包括正常运行在内的各种运行状态实施监控，以确保电力系统安全正常且更好的运行。
这次设计以35KV变电所为主要设计对象，分析变电所的原始资料确定变电所的主接线，通过负荷计算确定主变压器的台数、容量及型号，根据短路计算的结果，对变电所的一、二次设备进行了选择和校验，同时完成配电装置的布置、防雷保护及接地装置方案的设计，最后进行有效的系统保护。
1、 掌握变电所的设计方法。
2、 完成变电所的电气设计，达到经济合理的设计要求。
3、 掌握电力系统负荷、无功功率的计算及其补偿的方法和短路电流的计算方法。
4、 根据负荷分析和短路计算结果，合理选择变电所一、二次设备，力争使各种设备的选择达到经济、可靠的目的，从而提高变电所的变、配电质量。

二、国内外发展情况(文献综述)
1、数字化变电所技术是变电所自动化技术发展中具有里程碑意义的一次变革，对变电所自动化系统的各方面将产生深远的影响。数字化变电所三个主要的特征就是“一次设备智能化，二次设备网络化，符合IEC61850标准”，即数字化变电所内的信息全部做到数字化，信息传递实现网络化，通信模型达到标准化，使各种设备和功能共享统一的信息平台。这使得数字化变电所在系统可靠性、经济性、维护简便性方面均比常规变电所有大幅度提升。
2、继电保护的未来发展 继电保护技术发展趋势向计算机化，网络化，智能化，保护、控制、测量和数据通信一体化发展。随着计算机技术的飞速发展及计算机在电力系统继电保护领域中的普遍应用，新的控制原理和方法被不断应用于计算机继电保护中，以期取得更好的效果，从而使微机继电保护的研究向更高的层次发展，出现了一些引人注目的新趋势
3、防雷的发展前景 长期以来，国内外学者在雷电活动规律、雷击线路物理过程方面做了大量的研究工作，建立起较为完善的输电线路防雷理论体系。雷电流幅值、波形、地闪密度以及线路落雷次数对于分析线路防雷性能极为重要。上世纪70年代中期发展起来的基于磁场定位和时差定位原理的雷电定位系统，使雷电测量更为准确和及时。目前，雷电定位系统组成的雷电监测网络已在我国和北美、日本、韩国、欧洲等世界许多国家得到运用，它能帮助电力部门实现故障定位、分类、准确计算地面落雷密度等雷电参数，但雷电数据分散性较大，需要长期统计雷电数据。
但总体上变电所的防雷安全形势不容乐观，主要表现在：一是社会公众防雷安全意识不强,对雷电灾害的危害性认识不够,存在侥幸心理；二是随着社会经济的发展,雷电灾害的危害途径增多,防雷安全理念已发生巨大变化,不仅要有传统的防御直击雷,还要防感应雷的新时代,而许多措施仍然停留在传统的防雷阶段。
三、研究/设计的目标：
设计要求：完成一份变电所主电气部分设计的设计书，力求电力系统的运行安全可靠、电能质量高、经济性好，便于扩建。
设计目标：
1、 掌握变电所的设计方法。
2、 完成变电所的电气设计，达到经济合理的设计要求。
3、 掌握电力系统负荷、无功功率的计算及其补偿的方法和短路电流的计算方法。
4、 根据负荷分析和短路计算结果，合理选择变电站一次设备，力争使各种设备的选择达到经济、可靠的目的，从而提高变电站的供电质量。

4、设计方案（研究/设计方法、理论分析、计算、实验方法和步骤等）：

此变电所主接线的接线有两种方案。
方案一图：

电气主接线方案一图

方案一35kV侧采用的单母线接线，接线简单清晰、设备少、操作方便、便于扩建和采用成套配电装置。10kV采用单母线分段连线，对重要用户可从不同段引出两个回路，当一段母线发生故障，分段断路器自动将故障切除，保证正常母线供电不间断，所以此方案同时兼顾了可靠性，灵活性，经济性的要求。
方案二图：

电器主接线方案二图
方案二10kV侧通过双母线虽然可以使供电更可靠，调度更加灵活，，但每增加一组母线就使每回路需要增加一组母线隔离开关，当母线故障或检修时，隔离开关作为倒换操作电器，容易误操作。并且，带设计边变电所的负荷均每什么一类、二类负荷，没必要增加投资选择双母线接线。综合考虑：
方案一：35kV侧采用单母线接线，10kV侧采用单母线分段。
方案二：35kV侧采用单母线接线，10kV侧采用双母线接线。
通过比较可以得知还是选方案一比较合适，即35kV侧采用单母线接线，10kV侧采用单母线分段。

第一部分：负荷计算。
1、有功功率
2、无功功率
3、视在功率
4、功率因数cos
第二部分：变压器的选择及主接线方案的选择。
1、变压器的选择
（1）容量
（2）电压等级
（3）中性点接地形式
2、主接线方案的选择
（1）35kV侧主接线设计
（2）10kV侧主接线设计
第三部分：短路电流计算。
（1）35kV侧短路电流的计算
（2）10kV侧短路电流的计算
第四部分：二次电气设备的选择（断路器、隔离开关）。
（1）35kV侧进线断路器、隔离开关的选择
a、流过断路器和隔离开关的最大持续工作电流
b、额定电压选择
c、额定电流选择
d、开断电流选择
e、动稳定校验
f、热稳定校验
（2）10kV侧断路器、隔离开关的选择
a、流过断路器和隔离开关的最大持续工作电流
b、额定电压选择
c、额定电流选择
d、开断电流选择
e、动稳定校验
f、热稳定校验
第五部分：防雷设计。
（1）避雷针的选择
（2）建筑物外围

5、方案的可行性分析：
电能是发展国民经济的基础，是一种无形的、不能大量储存的二次能源。电能的发、变、送、配和用电，几乎是在同一瞬间完成的，须随时保持功率平衡。要满足国民经济发展的要求，电力工业必须超前发展，这是世界电力工业发展规律，因此，做好电力规划，加强电网建设、保护就尤为重要。
本论文设计了一个35kV变电站所主电气部分设计,此变电站有两个电压等级，一个是35kV，一个是10kV。同时根据负荷分析和短路计算的结果对变电所内的主设备进行合理的选型。本设计选择选择两台主变压器，其他设备如断路器，隔离开关，电流互感器，电压互感器，供配电线路，无功补偿装置等等按照具体负荷计算，短路计算进行选型、设计和配置。

6、该设计的创新之处
变电所是电力系统的重要组成部分，它直接影响整个电力系统的安全与经济运行，是联系发电厂和用户的中间环节，起着变换和分配电能的作用。电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线的拟定直接关系着全厂（所）电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护和自动装置的确定，是变电所电气部分投资大小的决定性因素。
一个典型的变电所要求变电设备运行可靠、操作灵活、经济合理、扩建方便。出于这几方面的考虑，本论文设计了一个35kV变电所,此变电站有两个电压等级，一个是35kV，一个是10kV。同时对于变电所内的主设备进行合理的选型。本设计选择选择两台主变压器，其他设备如断路器，隔离开关，电流互感器，电压互感器，无功补偿装置和继电保护装置等等也按照具体要求进行选型、设计和配置，力求做到运行可靠，操作简单、方便，经济合理，具有扩建的可能性和改变运行方式时的灵活性

7、进度安排及预期结果：
进度安排
2012年10月—2012年11月：熟悉课题，找参考资料，了解变电所，继电保护的知识。
2012年11月—2012年12月：整理资料，确定设计的大体方向及内容，完成毕业设计开题报告。
2012年12月—2013年1月 ：查看资料，掌握所需的设计理论知识。
2013年1月—2013年2月 ：整理理论知识，进行论文整体框架设计。
2013年2月—2013年3月 ：分成两块（一次部分，二次部分）做。
2013年3月—2013年5月 ：跟导师探讨分析设计的内容进行查缺补漏；进行整体论文修改，送导师检验；将毕业论文定稿并按论文要求装订完毕，并送审；充分做好准备，进行毕业答辩。
预期结果：
在规定的时期内完成论文的各项任务，遵守纪律，认真学习，积极与指导教师沟通，与小组成员讨论，并在2013年5月之前完成毕业论文定稿，并得到老师的好评，以便在答辩中有出色的表现，得到一篇合格的毕业设计。
8、参考文献： 
（1）张保会，尹项根.《电力系统继电保护》.北京：中国电力出版社，2005
（2）刘涤尘.《电力工程基础》.武汉：武汉理工大学出版社，2003.6
（3）沈培坤，刘顺喜.《防雷与接地装置》.北京：化学工业出版社，2005.12
（4）丁毓山.《变电所设计(10~220kV)》.沈阳：辽宁科学技术出版社，1993
（5）周裕厚.《变配电所常见故障处理及新设备应用》.北京：中国物质出版社，2002.5
（6）弋东方.《电力工程电气设计手册 电气一次部分》.北京：水利电力出版社，1989
（7）安徽省电力公司.《35kV箱式变电站模式设计》.北京：中国电力出版社，2003
（8）熊信银.《发电厂电气部分（第三版）》.北京：中国电力出版社，2004.9
（9）李光琦.《电力系统暂态分析（第三版）》.北京：中国电力出版社，2007.1
（10）周裕厚.《变配电所常见故障处理及新设备应用》.北京：中国物质出版社，2002.5
（11）狄富清.《变电设备合理选择与运行检修》.北京：机械工业出版社.2006.1
（12）狄富清.《城乡电网配电装置》.北京：中国电力出版社.2001
（13）焦留成,芮静康. 《实用供配电技术手册》[M].北京：机械工业出版社，2001
（14）王子午，徐泽植. 《高压电器》[M].北京：煤炭工业出版社，1998
（15）王永磁，谭魁递.《变电所所址选择与总布置》[M].北京：水利电力出版社, 1980
 指导教师意见:

教师签字：

年 月 日
毕业设计领导小组意见:

组长签字：

年 月 日