220kv降压变电站设计开题报告.doc

本科毕业设计(论文)开题报告题目： 220KV降压变电所设计课 题 类 型： 科研 论文 模拟 实践学 生 姓 名： 王 晓 晴学 号： 3090205207 专 业 班 级： 电气工程092系 别： 电气工程学院指 导 教 师： 郭 欣 欣开 题 时 间： 年 月 日一、毕业设计（论文）内容及研究目的和意义（价值）本次设计的主要内容是：1、在分析原始资料后，选出变压器的型号，台数，容量，参数和其他的电气设备，确定变电站的电气主接线，并计算系统总的负荷和损耗；2、短路电流计算：根据电气设备选择和继电保护整定的需要，选择短路计算点，绘制等值网络图，计算短路电流，并列表汇总；3、设计变电站的继电保护装置，选择并效验断路器、隔离开关、电抗器、电流互感器、电压互感器、母线、电缆、避雷器等、选用设备的型号、数量汇总设备一览表；4、根据变电站的性质和用电量，设计高低压配电装置。本设计的边点多电气部分应具有可靠性、灵活性、经济性、并能满足工程建设规模要求且变电所功率因数不低与0.9。 5、根据国家的标准，手绘发电站的电气接线图。研究的目的：结合我国电力现状和地区电力需要情况，给各部门提供充足、可靠、优质、廉价的电能，优化发展变电站，提高电能质量，并根据地区用电规模和未来的发展，结合当地地理环境，使设计出来的220kv变电站充分体现出安全性、可靠性、经济性和先进性。研究意义：随着经济的发展，工业水平的进步，人们生活水平的不断提高，电力系统在整个行业中所占的比例逐渐变大。现代电力系统是一个巨大的，严密的整体，各类发电厂、变电站分工完成整个电力系统的发电、变电和配电的任务。电力系统是国民经济的重要能源部门，而变电站的设计是电力工业建设中必不可少的一个项目。由于变电站设计的内容多，范围广，逻辑性强，不同电压等级、不同类型、不同性质负荷的变电站设计所侧重的方面是不一样的。设计中要针对变电站的规模和形式，具体问题具体分析。变电站是电力系统中变换电压、接受和分配电能、控制电力的流向和调整的电压的电力设施。我国电力工业技术水平和管理水平正在逐步提高，对变电站的设计提出了更高的要求，更需要我们提高知识理解应用水平。供电系统设计越来越全面、系统，用电量的迅速增长，对电能质量、技术经济状况、供电的可靠性指标也日益提高，因此对供电设计也有了更高、更完善的要求。设计是否合理，不仅直接影响基建投资，运行费用和有色金属的消耗量，也会反映在供电的可靠性和安全生产方面，它和企业的经济效益、设备人身安全密切相关。本次毕业设计将是对我四年来学习的一个综合测试。通过本次设计的实践工作，会使我学到许许多多书本上没有的东西，让我养成严谨，踏实，认真的工作作风。这次课程设计将是我对所学知识进行的一次实践，使电气专业知识得到巩固和加深，逐步提高解决问题的能力。二、毕业设计（论文）研究现状和发展趋势（文献综述）我国自1882年有电以来，电力工业已经走过了120多年的历程。解放前，我国电力工业和其他工业一样，处于极端落后的状态，并带有明显的半殖民地的特点。新中国成立后的50多年中，电力工业以很高的速度发展，取得了世人瞩目的成就。到1988年全国发电设备容量已达11000万kw，其中火电占75，与1949年相比增长了58倍。1998年全国装机容量已达到277 GW以上，跃居世界第2位。特别是进入本世纪90年代以来，我国的电力平均每年新增装机容量17多GW，实现装机容量8年翻一番，终于缓解了近50年的持续缺电局面，使电力供应有所缓和。 虽然从1997年开始到1998年，全国电力供应紧张的状况有了缓和，局部地方出现了电力供大于求，但是我国的用电水平还是很低的。到1998年，全国人均占有装机容量0.22 kW，发电量只有927 kwh，这一水平只相当于世界平均水平的1/3左右，为发达国家的1/61/10，与富裕的小康生活水平对电力的要求也相差甚远。电网结构薄弱，特别是500 kV网架在大部分电网中尚未真正形成，电网的安全性差，可靠性低，自动化水平不高，电网调峰容量不足，损耗大，供电质量差，远远不能适应21世纪信息时代对电力供应的数量和质量的要求。变电所是电力网的重要组成部分，它的任务是汇集电源、升降电压、分配电能。发电技术的发展促进了输电技术的发展。1891年世界上第一条三相交流高压输电线在德国投入运行。在该线始端劳奋水电厂安装了一台230kva、90v的三相交流发电机和一台200kva、95/15 、200v的变电站；线路末端法兰克福建立了两座800/112v降压变电站。这是世界上第一台完整的电力系统 ，也是一个早起的小型变电站。现在变电站的种类很多，根据变压器的使用功能划分： (1)升压变电站。 升压变电站是把低电压变为高电压的变站，例如在发电厂需要将发电机出口电压升高至系统电压，就是升压变电站。 (2)降压变电站。与升压变电站相反，是把高电压变为低电压的变电站，在电力系统中，大多数的变电站是降压变电站。 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，我国变电站设计出现了一些新的趋势： 1、变电站接线方案趋于简单随着制造厂生产的电气设备质量的提高以及电网可靠性的增加，变电站接线简化趋于可能。例如，断路器是变电站的主要电气设备，其制造技术近年来有了较大发展，可靠性大为提高，检修时间少。特别国外一些知名厂家生产的超高压断路器均可达到20年不大修，更换部件费时很短。为了进一步控制工程造价，提高经济效益，经过专家反复论证，我国少数变电站设计已逐渐采用一些新的更为简单的接线方案。简化接线方案集中在这些方面：我国500kV、330kV电压等级的接线较多采用3/2断路器接线，但现在有些设计院提出，根据工程情况，可采用3/2断路器变压器母线组接线，可靠性与3/2断路器接线基本相同，却可以降低投资。近期国内新建的许多变电站220kV及110kv电压等级的接线采用双母线而不带旁路母线。采用GIS的情况下，优先采用单母线分段接线。终端变电站中，尽量采用线路变压器组接线等。 2.大量采用新的电气一次设备。近年来电气一次设备制造有了较大发展，大量高性能、新型设备不断出现，设备趋于无油化，采用SF6气体绝缘的设备价格不断下降，伴随着国产GIS向高电压、大容量、三相共箱体方面发展，性能不断完善，应用面不断扩大，许多城网建设工程、用户工程都考虑采用GIS配电装置。变电站设计的电气设备档次不断提高，配电装置也从传统的形式走向无油化、真空开关、SF6开关和机、电组合一体化的小型设备发展。近年来世界各国著名的高压电气设备公司都相继开发、研制了各种类型的145-550kV户外高压和超高压组合电器，国内一些高压开关厂也已经开始生产145kV户外紧凑型组合电器。户外插接式智能型组合电器在国外称为PASS(PlugandSwitchSystem)西方一些国家已经开始采用，国家电力公司正在积极地推广该系列产品，并在500kV变电站进行工业性应用试验。这些户外高压和超高压组合电器共同特点是以SF6断路器为核心，与其它高压电气设备进行组合，形式繁多，从较简单的145kV户外断路器与电流互感器及隔离开关组合在一起的小车式组合电器，到550kV户外设备本体(包括断路器、隔离开关与接地开关、光电式电流电压互感器等设备的组合)，通过插接式复合光缆，与就地布置的控制保护智能柜连接在一起的完整超高压开关系统。这些设备运行可靠性高、节省占地面积和空间、施工安装简单、运行维护方便，价格介于常规电气设备与GIS之间，是电气设备今后发展的一个方向，符合我国目前的国情和技术发展方向。3.变电站占地及建筑面积减少变电站接线方案的简化，组合电器、管母线及钢支架等的采用，使变电站布置更为简单，取消站前区和优化布置使变电站占地大幅度下降。据有关资料介绍，采用GIS的配电装置和敞开式配电装置相比可节省占地80%以上。采用PASS的配电装置和敞开式配电装置相比可节省占地40%-60%。即使同样敞开式配电装置，由于简化接线(比如取消旁路母线等)也会减少变电站占地面积。随着经济和城市建设的发展，市区的用电负荷增长迅速，而城市土地十分宝贵，地价越来越昂贵。新建的城市变电站必须符合城市的形象及环保等要求，追求综合经济、社会效益，所以建设形式多采用地面全户内型或地下等布置形式，占地面积有效减少。有数据统计表明全户内型变电站一般用地仅为同类型、同规模户外常规站的25%左右。我国一些大城市已明确提出对主城区的终端220kV站110kV站、35kV站必须采用全户内型，对于边缘城区有条件的也要采用全户内型。分散式变电站自动化系统的采用，电缆大量减少，主控楼在活动地板下敷设电缆，取消电缆夹层，主控楼建筑面积减少。另外，针对一些110kV及以下变电站实现无人值班，设计中取消了与运行人员有关的建筑和设施，建筑面积更是大为减少。配合我国经济建设的迅速发展，搞好电网建设尤为重要。其中，变电站设计是电网建设的一个重要环节。研究和分析国内外变电站技术的发展，把握其趋势，对变电站设计是很有必要的。我国电力工业2个方面的任务：1、首先是电力工业要保持持续、快速、健康的发展，以足够的电力来保证国民经济和社会持续、稳定、健康的发展。任何国家在工业化时期，电力都是整个社会经济发展的保证，是基础。2、电力的发展促进电力市场的形成，特别是电网的建设与发展，将为电力市场的建设提供物质基础；也只有发展了电力市场、完善市场机制，才能进一步促进电力的健康、快速、高效的发展。我国电网发展的基本思路和实施的步骤是：1、要以三峡电网为中心，推进全国联网，三峡电网先向北与华北的联网，以及与西北的联网，向南与华南的联网，向西则随金沙江溪洛渡、向家坝电力外送，使三峡电网继续扩展并得到进一步的加强；2、要配合大型水电站和火电基地的建设，进一步加大“西电东送”和“北电南送”的力度，实现以送电为主的“送电型”联网；3、在不断加强各大区自身电网结构的基础上，在适当的时机和地点按照利益均沾、互惠互利的原则，采用交流或直流，实现以联网效益为主的“效益型”联网，并把“送电型”联网与“效益型”联网有机地结合起来，把全国联网与加强各地区电网自身网架的建设结合起来，最后推进全国联网的形成和发展，与此同时还要重视发展我国电网与周边国家电网的互联。现阶段我国主要进行的变电站典型设计，是通过对现有变电站样本进行评估、类比、组合, 形成典型化设计方案, 并以新技术为依托, 不断优化, 形成一系列定制化产品,满足城市、农村电网建设需求。通过变电站典型设计, 归并工程流程, 统一技术标准, 提高工作效率, 降低项目实施不确定性, 加快工程建设进度, 降低将来运行成本。变电站典型设计是将技术与管理相结合, 通过典型化、标准化, 提高工程整体效益。在过去十多年来110kV电力网络和变电站在系统中的地位和功能发生了很大变化，1l0kV电力网络已下降为配电网络，大多数l10kV变电站也沦为负荷型的终端变电站。现在国家正在重点发展电网，形成全国统一的联合电网。目前一些发达国家的电能极度紧缺，电力资源紧缺是制约他们发展的一个重要因数。为了满足需求这些国家通过各种方式来降低电能的损耗，比如说增高电压就是一种比较方便、实用的方法，这些国家已经形成了比较完善的变电设计理论。比较完善的变电站设计理论是真正做到了节约、集约、高效等特点。总之，发达国家通过改善变电站结构，降低变电站功率损耗，尽可能地提高变电所的灵活性，最终达到提高经济性的目的。 三、毕业设计（论文）研究方案及工作计划（含工作重点与难点及拟采用的途径）拟解决的关键问题 1、变电所的总体分析 2、负荷计算 3、选择变压器的台数、容量、型号、参数 4、电气主接线设计 5、计算短路电流 6、高低压电气设备的选择拟采用的研究方案: 了解并掌握220kV降压变电所的国内外现状特点和发展前景，查阅资料，结合电力系统方向所学专业课程以及他人的设计、研究成果， 掌握变电所设计的过程和方法，并归纳、创新出自己的研究方案。根据各地不同情况，在借鉴已建220 kV降压变电所设计经验的基础上，对220 kV降压变电所所址的选择、电气主接线、电气设备的平面布置、电气设备选型、防火、防雷、接地、防电磁辐射、防噪声等方面提出一系列设计思路。1）主变容量和型号的选择是根据负荷发展的要求。包括主变压器型号的选择，冷却方式，有无励磁，有载还是无载调压方式。2）电气主接线的设计确定主接线的形式对变电站电气设备的选择、配电装置的布置、供电可靠性、运行灵活性、检修是否方便以及经济性等都起着决定性作用。变电所的主接线应根据变电所在电力系统中的地位、回路数、设备特点及负荷性质等条件确定，并且满足运行可靠，简单灵活、操作方便和节约投资等要求，便于扩建。主接线必须满足可靠性、灵活性和经济性三项基本要求。供电可靠性是指能够长期、连续、正常地向用户供电的能力，我们可以进行定量评价。灵活性的基本要求是满足调度时灵活性的要求，满足检修时灵活性的要求以及满足扩建时灵活性的要求，大的电力工程往往要分期建设，从最初的主接线过渡到最终的主接线，每次过渡都应该比较方便，对已运行部分影响小，改建的工程量不大。3）短路电流的计算及电气设备的选择根据电力系统接线图及本所电气主接线图，制定短路计算等值网络图，拟订必要的短路计算点，用实用计算法或上机计算出选择电气设备所需的各组短路电流。并将计算值列表备用。所必须的知识点包括：a短路电流的计算方法；b设计中通常以三相短路作为电气设备的选择方法；c根据短路计算网络的具体情况，可按同一变比法或按个别变化法计算短路电流。应选择的电气设备如下：各电压等级的母线、绝缘子、断路器、隔离开关、电压及电流互感器。按正常情况下选择电气设备，按短路情况下校验电气设备的动稳定，热稳定等。对于软母线来说不用校验其动稳定，对于开关来说不用校验其开断能力。工作计划：第1周：查阅资料，熟悉毕业设计课题所涉及内容。第2周：回顾发电厂电气部分、电力系统分析相关知识。第3周：根据资料，学习变电站设计总体方法、思路，制定出设计计划。第4周：完成开题报告。第5周：学习任务书指导书、变电站总体分析、负荷分析。 第6周：根据资料，学习变电站设计总体方法、思路，制定出设计计划。第7周：选择变压器的台数、容量等参数。第8周：设计主接线方式。第9周：计算短路电流。第10周：选择电气设备并校验短路电流计算，选择各级导线型号和截面，选择一次电气设备。 第11周：选择电气设备并校验。 第12周：总体设计论证检查优化。 第13周：翻译外文文献 。 第14周：撰写毕业论文。 第15周：绘制电气主接线图。 第16周：毕业论文修改。 第17周：答辩准备，撰写答辩提纲。第18周：毕业答辩。四、主要参考文献1 35110KV 变电所设计规范 GB50059-922熊信银 范锡普发电厂电气部分 中国电力出版社3何仰赞 温增银 电力系统分析（上、下册）华中科技大学出版社4熊信银 张步涵 电气工程基础 华中科技大学出版社5国家电力调度通信中心组编发电机变压器继电保护应用中国电力出版社6卓乐友 电力工程电气设计 中国电力出版社7刘学军 继电保护原理 中国电力出版社8南京工学院 电力系统 电力工业出版社9胡国根 王战铎 高电压技术 重庆大学出版社10 苏宏升，董海鹰，赵峰，电气工程及其自动化铁路特色专业的建设与实践，2012，33：27-2911 郭志远. 小区变电所设计，2011，36：126-128 12 谢宁，张卫红发电厂电气部分PPECAI系统的设计和开发， 2004，3：79-8313 潘文霞，史林军，潘学萍，高志勇，李杰电气设备课程及设计辅助教学软件，2001，6：70-7514 张过有，“发电厂变电站电气设备”课程教学体系改革的研究，2012，8：90-9415 王亚忠， 单晓红，等 “发电厂变电站电气设备”课程教学体系，改革的研究J.中国电力教育，2009(03)16 WachowiczM， HealeyRCTowardtemporality in GIS，irr novation in GIS M London： Taylor & Francis Ltd1994，105-115 18 J.Duncan Glover,Power System Analysis and Design,China Machine Press.200419 Zhu Bangshen China Safety Science Journal , China Science Press .2004附:英文文献及其翻译The most basic request that charged barbed wire net in the city circulates is safe and stable.The core problem of charged barbed wire net safety in the city stability wants to build up to be a with the city mutually accommodative of, reasonable of charged barbed wire net structure.This text passes and programs to the charged barbed wire net with electric power and designs the technique principle of the aspect analysis.Elaborated the standard concerning electric voltage grade, power supply credibility, power supply ability and charged barbed wire net safe power supply requests etc. some problems that should notice in the charged barbed wire net safety;And have already aimed at sexs elaborating request to the concrete design principle opposite charged barbed wire net safe power supply of the 220 kV transformer substation and 110kV transformer substation.How to promise power supply credibility1)Satisfy charged barbed wire net power supply safe standard.The power supply network satisfies the request of power supply credibility.The standard that all satisfies N-l, city area center high burden density important customer in the district satisfy the standard of N-2.Disallow transformer over carry.Help a southern city net power supply credibility rate index sign programming target is 99.99%.2)Press to go together with charged barbed wire net burden to transfer ability in the city satisfy following request:The transformer substation loses any once enter line or one set lord transformer but lower power supply ability, win press to go together with charged barbed wire net to have to transfer burden to ensure the ability of power supply.When a female line of transformer substation stops a luck because of putting, winning to press to go together with charged barbed wire net should have the ability that transfer all burden.When the 10 kv goes together with electric wire road any check to fix or breaks down, going together with the charged barbed wire net should have non- check of transfer to fix, non- breakdown segment ability for carrying.The non- check fixs,The non- breakdown segment carries to the power is off time only for go together with to give or get an electric shock an equipments to pour a Zha operation for time.3)Ask to satisfy a following principle while allowing the capacity of the power outage and the target of the instauration power supply while going together with charged barbed wire net breakdown to make the customer the power is off:The customer of two back track power supplies , after losing a back track, should be unlimited to give or get an electric shock.The customer of three back track power supplies , after losing a back track, should be unlimited to give or get an electric shock, again after losing a back track, should satisfy power supply capacity 50-70% is used an electricity.When all of a back track or much customers the power of back track power supplies stopped, resume target time of power supply broke down to handle for a back track restored of ask.At wreath net power supply method in for open the customer in the wreath network, the lowest instauration power supply request for breaking down wreath net is to need to pass charged barbed wire net operation instaurationPower supply of time, its target time need for operating of ask;It is the power supply that passes to go together with net automation restriction to resume an intact block in the l min to go together with net automation circuit.(3)Power supply ability and safety1)Of each electric voltage layer net capacity in the city net, press definitely change the electric capacity carry to compare an allocation, the all levels electric voltage net changes the electric capacity carry compare satisfy the upper limit request that current electric power net in the city programming design lead stipulates.According to 2001 national economy trade committee promulgation of electric power profession standard electric power system safety stability lead middle finger:N.a standard is under the normal movement method of the any component(is like circuit, generator, and transformer.etc.) in the electric power system have no break down or because of break down break to open, electric power system should Can keep stable to circulate with normal power supply, other components however carry, electric voltage and frequency all are allowing inside the scope.This is usually called N. one standard.The charged barbed wire net power supply safe standard has:N-l standard and quasi- N one 2 standards and Ns is one 2 standards.Citys going together with the power supply safety of charged barbed wire net to usually request is to adopt N one one standard.It is one 2 standards to have already adopted quasi- N as well at the power supply safety specially important place one 2 standards or Ns.2)Medium press and go together with charged barbed wire net and have certain back up capacity, generally should have 50% Yu degrees, while being any component check and fixing and breaking down and stopping and carrying should pass and pour a Zha operation can keep a segment the customer continue toward the customer or non- trouble power supply, go together with each component of charged b