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110
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271
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110kV降压变电所电气一次系统设计271,110,kV,降压,变电所,电气,一次,系统,设计,271
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华北电力大学科技学院毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告学生姓名：姬凯英 班级： 08k2 所在系别：电力工程系 所在专业： 农业电气化与自动化 设计（论文）题目： 110kV降压变电所电气一次系统设计： 110/35/10kV，进/出线回数2/14/16(电缆6) 指导教师： 牛胜锁 2012年 3月 25日毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告一、结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写不低于2000字的文献综述。（另附）二、本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：设计主要内容1. 变压器台数、容量确定及主接线设计。 2. 电气设备选择及校验。3. 室内外配电装置设计。4. 防雷及接地系统设计。设计方法1、电气主接线：建立一个科学的电气主接线的评价系统，全面分析影响因素，综合评价各项技术经济比较，合理确定主接线方案。在变电站电气主接线的设计过程中，还应考虑气象、地质、地理位置、交通等环境因素。2、短路电流计算：首先选择计算短路点，然后画等值网络图，求出计算电抗，最后计算短路电流周期分量有名值，短路容量及短路电流冲击值。3、电气设备的选择：选择的方法有按正常工作条件选择，按短路条件检验，按热稳定校验。4、配电装置设计：根据电力系统条件,按照自然环境特点和运行检修的要求,合理的制定布置方案和选用设备。5、防雷设计：采用避雷针和避雷线，使所有设备都处于避雷针（线）的保护范围之内，此外还应采取措施，防止雷击避雷针时不致发生反击。对“三、指导教师意见：1 对“文献综述”的评语： 2对学生前期工作情况的评价（包括确定的研究方法、手段是否合理等方面）：指导教师： 年 月 日 文献综述一、前言随着我国国民经济的发展，电力工业将逐步跨入世界先进水平的行列。我国电力工业的技术水平和管理水平逐步提高，现在已有许多变电站实现了集中控制和采用计算机监控1。电力系统也实现了分级集中调度，所有电力企业都在努力增产节约，降低成本，确保安全远行。变电站是电力系统中变换电压等级、汇集电流和分配电能、控制电力的流向和调整电压的电力设施，它通过其变压器将各级电压的电网联系起来。我国电力建设经过多年的发展，系统容量越来越大，短路电流不断增大，对电气设备、系统内大量信息的实时性等要求越来越高，而随着科学技术的高速发展，制造、材料行业，尤其是计算机及网络技术的迅速发展，电力系统的变电技术也有了新的飞跃。设计一所安全、经济、灵活的变电站可以从以下几个方面着手。二、主题1、电气主接线方案的选定在主接线设计中，根据变电所在电力系统中的位置，规划容量，负荷性质，设备特点，进出线总数等要求来确定各种电压等级的主接线和旁路断路器的接线形式。主接线的正确、合理设计，必须综合处理各个方面的因素，经过技术、经济论证比较后方可确定。对电气主接线的基本要求，概括地说应包括可靠性、灵活性和经济性三方面2。(1)可靠性。主接线的设计首先应满足这一要求；当系统发生故障时，要求停电范围小，恢复供电快。(2)灵活性。能适应一定时期内没有预计到的负荷水平变化；改变运行方式时操作方便，便于变电站的扩建。(3)经济性。在确保供电可靠、满足电能质量的前提下，要尽量节省建设投资和运行费用，减少用地面积。随着电力系统的发展、变电站电气主接线形式亦有了很大变化。目前常用的主接线形式有：单母线、单母线分段、单母线分段带旁路、双母线、双母线分段带旁路、二分之三接线、桥形接线等3。2、选择更安全可靠的一次电气设备。变电所主要电气设备及其作用：（1）高压断路器（或称高压开关）线路正常时，用来通断负荷电流；线路故障时，用来切断巨大的短路电流。断路器4具有良好的灭弧装置和较强的灭弧能力。按灭弧介质划分，断路器分为油断路器、空气断路器、SF6断路器等。（2）负荷开关5线路正常时，用来通断负荷电流，但不能用来切断短路电流。负荷开关只有简易的灭弧装置，其灭弧能力有限。负荷开关在断开后具有明显的断开点。（3）隔离开关（或称高压刀闸）隔离开关没有灭弧装置，其灭弧能力很小。仅当电气设备停电检修时，用来隔离电源，造成一个明显的断开点，以保证检修人员的工作安全。（4）高压熔断器 在过负荷或短路时，能利用熔体熔断来切除故障。在某些情况下，熔断器可与负荷开关或隔离开关配合使用，6以代替价格昂贵的高压断路器，以节约工程投资。（5）电流互感器 将主回路中的大电流变换为小电流，供计量和继电保护用。电流互感器二次侧额定电流通常为5A或1A，7使用中二次侧不允许开路。（6）电压互感器 将高电压变换成低电压，供计量和继电保护用。电压互感器二次侧额定电压通常为100V，8使用中二次侧不允许短路。（7）避雷器 避雷器主要用来抑制架空线路和配电母线上的雷电过电压可操作过电压，以保护电器设备免受损害。如上所述，各种电器对我们的变电站设计都有至关重要的作用。所以合理的配置是关键中的关键。首先就要说到具备更高可靠性的SF6和真空断路器全面取代少油或多油式断路器。设置旁路设施的目的是为了减少在断路器检修时对用户供电的影响。SF6断路器和真空断路器的检修周期可长达20年，在变电所中选用了SF6断路器和真空断路器后，断路器检修几率大为减少，提高单回线路供电可靠性的根本措施转变为建设第二供电回路因为在单回线路供电情况下中断供电的主要因素已经是线路故障而不是断路器检修。故随着近十多年来SF6和真空断路器在110kV变电站中的普遍应用，带旁路母线的接线方式在110kV及其以下电压等级已告别了历史舞台。其他设备我们也应该按照计算和设计的需要合理选择，从而保证安全性和经济性。1、隔离开关的配置（1）中小型发电机出口一般应装设隔离开关：容量为220MW及以上大机组与双绕组变压器为单元连接时，其出口不装设隔离开关，但应有可拆连接点。9（2）在出线上装设电抗器的610KV配电装置中，当向不同用户供电的两回线共用一台断路器和一组电抗器时，每回线上应各装设一组出线隔离开关。10（3）接在发电机、变压器因出线或中性点上的避雷器不可装设隔离开关。（4）中性点直接接地的普通型变压器均应通过隔离开关接地；自藕变压器的中性点则不必装设隔离开关。2、电压互感器的配置（1）电压互感器11的数量和配置与主接线方式有关，并应满足测量、保护、同期和自动装置的要求。电压互感器的配置应能保证在运行方式改变时，保护装置不得失压，同期点的两侧都能提取到电压。（2）6220KV电压等级的每组母线的三相12上应装设电压互感器。旁路母线上是否需要装设电压互感器，应视各回出线外侧装设电压互感器的情况和需要确定。（3）当需要监视和检测线路侧有无电压时，出线侧的一相上应装设电压互感器。（4）当需要在330KV及以下主变压器回路中提取电压时，可尽量利用变压器电容式套管上的电压抽取装置。3、电流互感器的配置（1）凡装有断路器的回路均应装设电流互感器其数量应满足测量仪表、保护和自动装置要求。（2）在未设断路器的下列地点也应装设电流互感器：发电机和变压器的中性点、发电机和变压器的出口、桥形接线14的跨条上等。（3）对直接接地系统，一般按三相配置。对非直接接地系统，依具体要求按两相或三相配置。（4）一台半断路器接线中，线路线路串可装设四组电流互感器，在能满足保护和测量要求的条件下也可装设三组电流互感器。线路变压器串，当变压器的套管电流互感器可以利用时，可装设三组电流互感器。4、避雷器的装置（1）配电装置的每组母线上，应装设避雷器，但进出线装设避雷器时除外。（2）旁路母线上是否需要装设避雷器15，应视在旁路母线投入运行时，避雷器到被保护设备的电气距离是否满足要求而定。（3）220KV及以下变压器到避雷器的电气距离超过允许值时，应在变压器附近增设一组避雷器。（4）三绕组变压器低压侧的一相上宜设置一台避雷器。（5）下列情况的变压器中性点应装设避雷器直接接地系统中，变压器中性点为分级绝缘且装有隔离开关时。直接接地系统中，变压器中性点为全绝缘，但变电所为单进线且为单台变压器运行时。接地和经消弧线圈接地系统中，多雷区的单进线变压器中性点上。（6）发电厂变电所35KV及以上电缆进线段，在电缆与架空线的连接处应装设避雷器。（7）SF6全封闭电器的架空线路侧必须装设避雷器。（8）110220KV线路侧一般不装设避雷器。3、短路电流的计算和电气设备的选择（1） 短路电流的计算短路电流的计主要是为了选择短路器等电气设备或对这些设备提出技术要求，研究限制短路电流的措施，为继电保护设计与调试提供依据等16。为了选择和校验电气设备，载流导体和整定供电系统德尔继电保护装置，需要计算三相短路电流；校验电气设备和载流导体的动稳定和热稳定，就需要用到短路冲击电流，稳态短路电流计短路容量；对瞬时动作的低压断路器，则需要用冲击电流有效值来进行动稳定校验。（2） 供电系统中电气设备的选择和校验按正常工作条件选择时要根据以下几个方面 a 环境 供电系统的电气设备在制造上分户外型和户内型17，户外型设备的工作条件叫恶劣，户内型设备不能用于户外。此外，还应考虑防腐，防爆，防尘，防火等要求。b电压 通常规定一般电气设备允许的最高工作电压为设备额定电压的1.1-1.15倍，因此，在选择电气设备的额定电压时，应使设备的额定电压不低于设备安装地点的电网额定电压Unc 电流 电气设备的额定电流是指在规定的环境温度40下，电气设备长期允许通过的电流。选择设备或载流导体时应满足以下条件：INIr.max 其中IN为设备的额定电流；Ir.max 设备或载流导体长期通过的最大工作电流。按短路情况进行动稳定和热稳定校验a 动稳定校验18 即以设备出厂时的最大动稳定实验电流与短路电流的冲击电流相比，且 IetIsh Iet设备出厂时的最大动稳定电流幅值；Ish设备在系统中安装处的短路冲击电流。短路情况下的热稳定对电流互感器则要满足下面的热稳定关系：I1nKt系定hebei 66666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666666I2tdz 其中Kt产品目录中给定的热稳定倍数；I1n电流互感器一次侧额定电流；tdz 由产品目录中给定的热稳定时间。（3）电气设备的选择和校验19在工程设计中，选择各类电器设备和载流导体时，除了上述的基本条件外，还应考虑他们在供电系统中的不同用途，根据其特殊性的工作条件20来进行校验。总结现如今在我国，变电所设计还存在很多不足，面临很多问题比如损耗和可靠性问题。我国经济的发展也电力带来了很多问题比如：1、对电能的需求日益增长，城市和农村用电密度每天都在变化，所以给变电所的容量设计带来了很多麻烦。2、我国国土面积大，尤其是西北地区电力用户较分散，电力的传输需要导线，这样就会使线路的功率损耗增加。3、建立稳定的变电所必须占用较大的土地，然而在城市土地单价昂贵环境要求严格在用电用户稠密的地域建设变电所相对较困难，从而增加了在线路上的电能损耗。以上所说的问题都是我国先目前变电手面临的问题，这些问题正期待我们的解决。参考文献1王锡凡.电气工程基础M西安：西安交通大学出版社,2009.2 毛力夫.发电厂变电站电气设备M.中国电力出版社 3 范锡普. 发电厂电气部分M.中国电力出版社 4 谢承鑫、王力昌. 工厂电气设备手册 M.水利电力出版社 5 王宁会. 电气工程常用数据速查手册M 北京：中国建材工业出版社，20016 陈跃 .电气工程专业毕业设计指南 电力系统分册 J中国水利电力出版社 7 韩笑.电气工程专业毕业设计指南 继电保护分册M 中国水利电力出版社 8电力系统继电保护原理与运行.J 中国水力水电出版社9 曹绳敏.电力系统课程设计及毕业设计参考资料.M水利电力出版社,1995.10 Kuffel E.et al.Hing-voltage EundemnetalsM New York,pergamon press.198411 阮大伟.电力体制改革与供应链管理.J中国经济出版社.200612 陈志军.国内外变电站无人值守的比较与思考.J广东电力.200913 刘吉来，黄瑞梅.高电压技术. 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