辽宁省网220kV一次变电所电气部分初步设计毕业设计开题报告

辽宁省网220kV一次变电所电气部分初步设计毕业设计开题报告本文简介：沈阳工程学院毕业设计（论文）开题报告辽宁省网220kV一次变电所电气部分初步设计系部：电气工程专业：电气工程及其自动化学生姓名：娄智佳指导教师：吴志宏开题时间：2016年3月25日一、毕业设计（论文）课题的意义、国内外现状及发展趋势(一)、设计意义变电所是电力系统的重要组成部分。变电所电气一次部分设

辽宁省网220kV一次变电所电气部分初步设计毕业设计开题报告本文内容：

沈

阳

工

程

学

院

毕业设计（论文）开题报告

辽宁省网220kV一次变电所电气部分初步设计

系

部：

电气工程

专

业：

电气工程及其自动化

学生姓名：

娄智佳

指导教师：

吴志宏

开题时间：

2016

年

3

月

25

日

一、毕业设计（论文）课题的意义、国内外现状及发展趋势

(一)、设计意义

变电所是电力系统的重要组成部分。变电所电气一次部分设计包括变电所总体分析、主变选择、电气主接线设计、短路电流计算、电气设备选择、配电装置和总平面设计等。对发电厂进行电气部分的设计有着很好的实践和指导意义，电气设计包括很多方面，其中，电气主接线是发电厂变电所的主要环节，电气主接线直接影响运行的可靠性、灵活性，它的拟定直接关系着整个变电所电气设备的选择、配电装置的布置、继电保护、自动装置和控制方式的确定，是变电站电气部分投资大小的决定性因素。而通过这次的毕业设计，我参与到整个的设计环节，以达到了解一次变电所电气部分设计的整体思路和各种细节问题的目的，提升自己专业素养的同时为以后的工作做了很好的铺垫。

(二)、变电所发展综述

变电所是电力系统中对电能的电压与电流进行变换、集中和分配的场所。是电力企业输送电能的必不可少的设场所之一，对整个输电过程来说都至关重要。

随着工业时代的发展，电力已成为人类历史发展的主要动力资源，要科学合理的驾

驭电力必须从电力工程的设计原则和方法上理解和掌握其精髓，提高电力系统的安全可靠性和运行效率。从而达到降低生产成本提高经济效益的目的。

随着高薪技术的发展和应用，对电能质量和供电可靠提出了心的要求，高压、超高

压变电站的设计和运行系统必须适应这种新形势，因此，改善电网结构结构，提高供电能力与可靠性以及综合自动化程度，以满足日益增长的社会需求是电力企业的首要目标。变电所是联系发电厂和用户的中间环节，一般安装有变压器及其控制和保护装置，起着变换和分配的电能的作用。为了保证在送变电过程中的供电可靠性，首先要满足的就是变电所的设计规范。

(三)、我国变电站设计的趋势分析

随着经济的发展，我国电力系统建设已经成为一个值得探讨的问题，根据我国变电站的发展情况以及我国的国情来看我国的变电站设计的发展趋势。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500kV330kV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。

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。目前145kV户外紧凑型组合电器主要产品有compass、compact、MCI等。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.变电站综合自动化技术新动向

变电站综合自动化系统近几年一直是电力建设的一个热点。无论国内国外，还是从管理方、运行方及设计单位对于变电站实现综合自动化均取得了共识。伴随着计算机技术、网络技术和通信技术的发展，变电站综合自动化也采用了新的技术，其技术动向主要集中在以下两个方面：全分散式变电站自动化系统和引入先进的网络技术。

4.数字化

数字化变电站技术是变电站自动化技术发展中具有里程碑意义的一次变革，对变电站自动化系统的各方面将产生深远的影响。数字化变电站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”，即数字化变电站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。这使得数字化变电站在系统可靠性、经济性、维护简便性方面均比常规变电站有大幅度提升。

5.装配化

装配式变电站。配式变电站是变电站建设的一场变革,改变了传统的变电站电气布局、土建设计和施工模式。采用全预制装配结构的建筑形式,通过工厂生产预制和现场装配安装两大阶段来建设变电站,大幅缩短了设计及建设周期,减少了变电站占地面积,节约了土地资源。

随着国网公司“两型一化”的推广,装配式变电站在全国各地均成功试点,成为今后变电站建设的一种新型模式。

6.智能化

智能化电站的发展,特别是智能化开关、光电式互感器等机电一体化设备的出现,以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用,使变电站所有信息的采集、传输实现全智能化处理提供了理论和物质基础。技术的发展是没有止境的,随着智能化开关、光电式电流电压互感器、一次运行设备在线状态检测、变电站运行作培训仿真等技术日趋成熟,以及计算机高速网络在实时系统中的开发应用,势必对已有的变电站自动化技术产生深刻的影响,全智能化的变电站自动化系统即将出现。但是目前国内外还没有真正意义上智能化一次设备，一次设备的智能化仍然需要通过一定的二次设备来转化实现，一般采用智能终端的模式。国内目前进行的数字化变电站项目，虽然大多采用此种方式，但是普遍没有对开关内部的二次回路进行集成化改造，智能终端与开关整合度较低。自动化自20世纪80、90年代起，国外和国内先后开发研制成功了变电站所必须的集继电保护取代了变电站常规的测量系统，如变送器、录波器、指针式仪表等；取代了常规的操作控制盘、手控无功补偿等装置，以及常规的报警装置如中央信号系统和光字牌等；取代了常规的远动装置等。随着科学技术的不断发展，变电站综合自动化系统取代传统的变电站二次系统，已成为电力系统的发展趋势。

二、课题预期目标及主要工作（设计思想、拟采用的方法及手段）

(一)、设计题目

辽宁省网220kv一次变电所电气部分初步设计

(二)、变电所概况介绍

待设计的变电所位于某工业区附近，主要负荷是工业负荷，又带部分城市公用负荷。变电所一次侧的额定电压220kv，二次侧额定电压为60kv。待设计的变电所进线为两回线，出线定为14回线。

地区年平均温度为9℃，最高温度为39℃，最低温度为-14℃。

所址地势平坦，出线方便。交通运输方便。

序号

负荷名称

最大符合（KW）

功率

因素

出线

方式

出现

回路数

附注

近期

远期

1

化工厂

20000

24000

0.95

架空

2

2

建材厂

6000

8500

0.95

架空

1

3

机械厂

5000

7500

0.95

架空

1

4

拖拉机厂

10000

12000

0.95

架空

2

5

杜泽变电所

2000

2400

0.95

架空

2

6

汪家变电所

10000

12000

0.95

架空

2

7

沙岭变电所

8000

12000

0.95

架空

2

8

南关变电所

7000

8000

0.95

架空

2

。

(三)、其他条件

1.线损率取5%。

2.负荷的同时系数取0.9。

3.有负荷率取0.75；无功负荷率取0.8。

4.要求变电所的平均功率因数补偿到0.9以上。

三、设计工作任务及拟采用办法

(一)、设计工作任务

1．选择本变电所主变容量、台数、型号。

2．设计本变电所电气主接线，选取几个电气主接线方案，确定—个合理的电气主接线。

3.计算短路电流选择本厂所需的电气设备，包括：（母线，高压断路器，隔离开关，电流互感器，电压互感器等，互感器容量）。

4．对本变电所主变、母线、出线继电保护进行规划设计。

5．各电压等级高压配电装置设计。

6．本变电所防雷保护设计。

(二)、拟采用办法

1．选择本变电所主变容量、台数、型号

根据变电所所带负荷的性质和电网结构来确定主变压器的容量。主变压器容量一般按变电所建成后5-10年的规划负荷选择，并适当考虑到远期10-20年的负荷发展。

为了保证供电可靠性，避免因为1台主变压器故障或检修时影响对用户的供电，变电所一般装设2台主变压器。

330kv及以下电压等级的变电所，当不受运输条件限制时，均应选择三相变压器。

2．设计本变电所电气主接线

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，并且应满足运行可靠、简单灵活、操作方便和省投资等要求。

3.

计算短路电流

选择流过所要校验的设备内部和载流导体的短路电流最大的短路点为短路计算点。

4．

载流导体和电气设备的选择

载流导体：选择母线材料、截面形状、布置方式、工作电流，经济电流密度；主要校验项目有：短路热稳定，短路动稳定或机械强度。

高压断路器：根据高压断路器的安装地点（屋内式或屋外式）、使用条件、环境条件等进行选择。110kV及以上电压等级的多选用SF6断路器。

隔离开关：选择项目包括额定电压、额定电流、热稳定和动稳定校验。

高压熔断器：根据形式种类、额定电压、额定电流、开断电流、保护的选择性等进行选择。

绝缘子：根据额定电压和安装地点来选择，并按短路时动稳定进行校验。

互感器：根据满足测量、保护、同期和自动装置的要求，保证在运行方式改变时，保护装置不失压、同期点两侧都能方便地取得电压的原则配置。

5．

继电保护设计规程基本基本要求

针对设备在运行中可能出现的各种故障及异常运行进行配置、根据设备的具体情况进行配置、处理好与一次系统的关系、保护装置的型式不宜品种过多、应满足电力系统对继电保护装置的基本要求等。

6.

防雷保护设计

被保护设备应在保护设备的保护范围之内、被保护设备与保护设备之间应保持一定的安全距离。

四、预计设计过程中可能遇到的问题以及解决的方法和措施

问题（1）、选择外文资料

解决方法：上网检索，去图书馆检索各种杂志和相关的专业书籍。

问题（2）、变电所主变压器的选择

解决方法：变压器选择的过程中，在对主变容量计算时，将可能出现没有恰好合适

的主变容量与所计算的结果相对应，此时，应选择比计算值大的主要容量。如果在对两相变压器选择时，所选变压器容量与计算值相差较大时，可选择合适的三绕组变压器代替。查阅《电力工程技术手册》及《电力工程电气设备手册》请教指导老师。

问题（3）、电气主接线方式的选择

解决方法：查阅《发电厂变电所电气接线和布置》及《变电所设计》进行方案的选择、比较、确定。

问题（4）、短路计算

解决方法：在进行短路计算时，由于各发电机参数不一致，所以再计算时应避免不合理的网络简化而造成误差，可采用分布系数发对网络进行简化计算，计算出各发电机等效电抗，经查汽轮发电机电抗曲线得各电流值，最后进行叠加的所需短路电流。

应用计算机程序并查阅《电力工程电气设备手册》及《电力系统分析》

并向指导教师请教。

问题（5）、继电保护、防雷保护设计

解决方法：查阅《电力设备过电压保护设计技术规程》及《电力系统继电保护原

理》《电力工程设计手册》向指导老师请教。

5、

进度安排

顺序

阶段日期

计

划

完

成

内

容

备注

1

第1周

撰写开题报告和翻译外文电类科技文献

2

第2周

选择所有10kV线路的导线

3

第3周

选择静电补偿电容器

4

第4周

选择主变台数、容量、型式

5

第5周

选择变电所电气主接线

6

第6周

计算短路电流

7

第7周

选择电器设备

8

第8周

设计高压配电装置型式、绘图

9

第9周

防雷保护设计、绘图

10

第10周

配电线路理论线损计算

11

第11周

整理撰写设计书

12

第12周

毕业答辩

六、参考文献

[1]

丁树山.《变电所设计》.沈阳:辽宁科学技术出版社，1993.6

[2]

西北电力设计院.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，1994.9

[3]

周文俊.

电气设备实用手册.

北京：中国水利水电出版社，1999

[4]

西北电力设计院.

发电厂变电所电气主接线和布置.

北京：水力电力出版社，1984

[5]

钟大文.《电力工程电气设备手册》.北京:水利电力出版社，1989

[6]

刘宝贵.

发电厂变电所电气设备.

北京：中国电力出版社，2005

[7]

中华人民共和国水利电力部.变电所设计规程.北京:水利电力出版社.1980，SDJ2—79

[8]

周泽存.高电压技术.北京:中国电力出版社.2003，1

[9]

范锡普.发电厂电气部分.北京:中国电力出版社.2002，5

[10]戈东方.电力工程电气设备手册（上、下册）.北京:中国电力出版社1989.2

[11]东北电力设计院.电力工程设计手册.上海:上海人民出版社1993.2

[12]能源部西北电力设计院.《电力工程电气设计手册(电气一次部分)》.北京：中国电力出版社，1991.8

[13]

丁毓山,钱家越.《变电所设计(10-220KV)》.沈阳：辽宁科学技术出版社.

1993.10.

七、指导教师意见

指导教师签名：*年*月*日