《变电站设计》开题报告4300字

开题报告学生姓名学号专业题目名称220kV变电站设计课题来源自选主要内容一、选题背景能源是文明发展的基石，与生活休戚相关、紧密相连，推动了整个人类文明的技术不断前进的步伐。随着工业发展和人民生活水平的上升，各行各业都需要消耗大量电能，各类用户对供电质量的要求也日益提升。如何提高电能输送的经济性，以及输送质量的稳定性成为了一个新的要点。如今，变电站设计越来越智能化、数字化，2009年，国家电网公司发布《智能变电站技术导则》,首次定义并对智能变电站发展方向、施工办法提出了规范化要求。自十二五以来，国家电网公司也逐步开始了一种创新的变电站建设工程项目管理模式，奉行“标准化设计、模块化建设”。截至2015年底，国家电网公司已经在涉及全国各地投资建设了约三千座大型智能变电站。“十三五”期间，国家电网公司还将采取持续大力措施推进覆盖我国的广域智能化电网和面向现代化的大型智能变电站项目建设，预计未来几年将在我国重点用电地区会再新建八千座现代智能化变电站。欧洲的发达国家由于经济较为发达，所以近年来对电力的需求趋于稳定，而电网基础建设的发展速度也比较慢，其中一些较为智能化的大型变电站因其需要大幅提高变电站的能源利用效率，优先考虑选择了采用新的发电技术、新设备。但由于市场需求、融资等多个方面的原因影响，欧洲各个国家目前实施和应用的IEC61850标准在工程中的实际应用很少，对此项技术标准的引入和推进力度也很小，成为了阻碍其他智能化变电站技术发展的一个重要因素。不过，由欧洲40余家输电运营公司共同组成的欧洲互联电网组织ENTSO-E表示：将其作为未来各种变电站技术发展和建设的依据，号召在全球范围内推广和使用该标准。二、现状1.变电站的选择原则变电所的设计应根据工程5-10年发展规划进行，做到远、近期结合，以近期为主，正确处理近期建设与远期发展的关系，适当考虑扩建的可能；变电所的设计，必须从全局出发，统筹兼顾，按照负荷性质、用电容量、工程特点和地区供电条件，结合国情合理地确定设计方案；变电所的设计，必须坚持节约用地的原则。变电所应建在靠近负荷中心位置，这样可以节省线材，降低电能损耗，提高电压质量，这是供配电系统设计的一条重要原则。变电所的总平面布置应紧凑合理，依据《35-110KV变电站设计规范》第2.0.1条，变电站站址的选择，根据下列要求综合考虑确定：（1）靠近负荷中心。（2）节约用地，不占或少占耕地及经济效益高的土地。（3）与乡或工矿企业规划相协调，便于架空线和电缆线路的引入和引出。交通运输方便。（4）具有适应地形，地貌，地址条件。2.变电所在电力系统的地位电力系统是由变压器，输电线路，用电设备（负荷）组成的网络，它包括通过电的或机械的方式连接在网络中的所有设备。电力系统中的这些互联元件可以分为两类，一类是电力元件，它们对电能进行生产（发电机），变换（变压器，整流器，逆变器），输送和分配（电力传输线，配电网），消费（负荷）；另一类是控制元件，它们改变系统的运行状态，如同步发电机的励磁调节器，调速器以及继电器等。其中变电所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。变电所根据它在系统中的地位，可分为下列几类：（1）枢纽变电所：位于电力系统的枢纽点，连接电力系统高压和中压的几个部分，汇集多个电源，电压为330~500KV的变电所，称为枢纽变电所。全所停电后，将引起系统解列，甚至出现瘫痪。（2）中间变电所：高压侧以交换潮流为主，起系统交换功率的作用，或使长距离输电线路分段，一般汇集2~3个电源，电压为220~330KV，同时又降压供当地用电，这样的变电所起中间环节的作用，所以叫中间变电所。全所停电后，将引起区域电网解列。（3）地区变电所：高压侧一般为110~220KV，向地区用户供电为主的变电所，这是一个地区或城市的主要变电所。全所停电后，仅使该地区中断供电。（4）终端变电所：在输电线路的终端，接近负荷点，高压侧电压为110KV，经降压后直接向用户供电的变电所，即为终端变电所。全所停电后，只是用户受到损失。3.电力系统供电要求（1）保证可靠的持续供电：供电的中断将使生产停顿，生活混乱，甚至危及人身和设备安全，形成十分严重的后果。停电给国民经济造成的损失远远超过电力系统本身的损失。因此，电力系统运行首先要满足可靠，持续供电的要求。（2）保证良好的电能质量：电能质量包含电压质量，频率质量，和波形质量三个方面，电压质量和频率质量均以偏移是否超过给定值来衡量，例如给定的允许电压偏移为额定值的±5%，给定的允许频率偏移为±0.2-0.5%HZ等，波形质量则以畸变率是否超过给定值来衡量。所有这些质量指标，都必须采取一切手段来予以保证。（3）保证系统运行的经济性：电能生产的规模很大，消耗的一次能源在国民经济一次能源总消耗占的比重约为1/3，而且电能在变换，输送，分配时的损耗绝对值也相当客观。因此，降低每生产一度电能消耗的能源和降低变换，输送，分配时的损耗，有极其重要的意义。4.电力系统运行的特点（1）电能生产的重要性：电能与其它能量之间转换方便，易于大量生产，集中管理，远距离输送，自动控制，因此电能是国民经济各部门使用的主要能源，电能供应的中断或不足将直接影响国民经济各部门的正常运行。这就要求系统运行的可靠性..（2）系统暂态过程的快速性：发电机，变压器，电力线路，电动机等原件的投入和退出，电力系统的短路等故障都在一瞬间完成，并伴随暂态过程的出现，该过程非常短促，这就要求系统有一套非常迅速和灵敏的监视，检测，控制，和保护装置。（3）电能发，输，配，用的同时性：电能的生产，分配，输送和使用几乎是同时进行，即发电厂任何时候生产的电能必须等于该时刻用电设备使用的电能与分配，输送过程中损耗的电能之和，这就要求系统结构合理，便于运行调度。5.电力系统的额定电压（1）额定电压是指能使电气设备长期运行的最经济的电压。在系统中，各部分电压等级是不同的。三相交流系统中，三相视在功率S=3UI。当输出功率一定时，电压越高，电流越小，线路，电气等的载流部分所需的截面积就越小，有色金属的投资也越小，同是由于电流小，传输线路上的功率损耗和电压损失也较小。另一方面，电压越高，对绝缘水平的要求则越高，变压器，开关等设备的投资也越大。综合考虑这些因素，对应一定的输送功率和输送距离都有一个最为经济合理的输电电压，但从设备制造角度考虑，为保证产品的标准化和系列化，又不应随意确定输电电压。（2）用电设备的额定电压：经线路向用电设备输送电能时，由于用电设备大都是感性负荷，沿线路的电压分布往往是首段高于末端，，系统标称电压于用电设备的额定电压取值一致，使线路沿线的实际电压于用电设备要求的额定电压之间的偏差不致太大。（3）变压器额定电压：变压器一次侧接电源，相当于用电设备，二次侧向负荷供电，又相当于电源，因此变压器一次侧额定电压应等于用电设备额定电压。由于变压器二次侧额定电压规定为空载时的电压，额定负载下变压器内部的电压降落约为5%，当供电线路较长时，为使正常运行时变压器二次测电压较系统标称电压高5%，以便补偿线路电压损失。变压器二次测额定电压应较用电设备额定电压高10%，只有当变压器二次测与用电设备间电气距离很近时，其二次侧额定电压才取为用电设备额定电压的1.05倍。三、选题意义本文提出了了一种220kV降压变电站的典型设计方案。通过对应的设计与校际实践，将在学校掌握的学科相关理论知识与实践相互进行紧密结合，以培养在实际技术应用中研究解决各种电气工程软件设计技术方面可能存在的各种问题和困难的综合能力，并为即将开展的研究工作奠定了坚实基础。四、主要内容为满足某地区的供电需要，提高居民用电质量。根据原始设计数据，本文主要研究设计一座220kV变电站的一次部分，设计主要包括：1、主接线设计：遵循变电站主接线工程设计的基础原则和基本接线方法及其形式，根据负荷情况，从其可靠性、灵活性、经济性三个方面挑选220kV变电站合适的一种主接线工程设计方案；2、主变压器选择：无论在什么类型的变电站中，主变压器都被认为是变电站最核心的装置，其承载着通过变换网络电压而进行能源和电力传输的重大任务。合理地选择主变压器的类别、台数和额定容量等，这些是变电站电气主接线设计中的重点和基础，也是变电站可靠地运行供电和网络经济运转的保障；3、短路电流计算：主要用于进行设计各种电气设备的选型与短路校验等等，是其理论上的数据信息来源；4、电气设备的选择：变电站安全、可靠地运行的质量保证；5、配电装置设计：实现主接线功能，计算控制电能潮流；6、防雷接地方案设计：通过选择合适的避雷器并且正确选择合适的安装方式和位置，降低了雷击对于变电站内部设备的危害。7、继电保护配置：用于快速切除故障，缩小停电影响范围的有效手段。采取的主要技术路线或方法首先，主接线设计：遵循变电站主接线工程设计的基础原则和基本接线方法，选择220kV变电站合适的一种主接线工程设计方案。其次，主变压器选择：合理地选择主变压器的类别、台数和额定容量等。最后，短路电流计算：主要用于进行设计各种电气设备的选型与短路校验。时间安排第1—2周：进行调研，收集与课题相关资料，充分审题，掌握题目相关的基础理论。第3周:整理开题报告。第4—5周:开始组织毕业设计相关知识，设计说明书结构框架基本形成。第6周：根据需要进行数据的采集和整理。第7-10周：完善设计说明书的文字叙述、计算内容和绘图内容。第11周：提交成果，指导教师修改。第12周：修改完善设计说明书，进行答辩准备。第13周：答辩。（仅供参考）备注[1]苗世洪，朱永利.发电厂电气部分[M]（第五版）.中国电力出版社.2015[2]许珉，孙丰奇，车仁青.发电厂电气主系统[M]（第三版）.机械工业出版社.2015[3]方万良，李建华，王建学.电力系统暂态分析[M]（第四版）.中国电力出版社.2017[4]陈珩.电力系统稳态分析（第四版）[M].中国电力出版社.2015[5]何仰赞，温增银.电力系统分析[M]（第三版）.华中科技大学出版社.2016[6]赵智大.高电压技术[M]（第三版）.中国电力出版社.2013[7]贺家李，李永丽.电力系统继电保护原理[M]（第五版）.中国电力出版社.2018[8]张保会，尹向根.电力系统继电保护[M]（第二版）.中国电力出版社.2010[9]程浩忠.电力系统规划[M]（第二版）.中国电力出版社.2014[10]王葵，孙莹.电力系统自动化[M]（第三版）.中国电力出版社.2012[11]李梅兰，李丽娇.发电厂变电所毕业设计指导[M].中国电力出版社.2008[12]水利电力部西北电力设计院.电力工程电力设计手册2·电气一次部分[M].水利电力出版社.2018[13]水利电力部西北电力设计院.电力工程电力设计手册2·电气二次部分[M].水利电力出版社.1991[14]中国电力工程顾问集团有限公司,中国能源建设集团规划设计有限公司.电力工程设计手册23：变电站设计[M].中国电力出版社.2019[15]丁毓山.变电站设计（10～220kV）[M]