KV變電所供配電系統(tǒng)設計開題報告_胡森斌.doc

畢 業(yè) 設 計(論文) 開 題 報 告設計（論文）題目： 10KV變電所供配電系統(tǒng)設計 學 院 名 稱： 電子與信息工程學院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 班 級： 電氣082 姓 名： 胡森斌 學 號 08401170229 指 導 教 師： 邱雪娜 職 稱 講師 定稿日期：2011年 12 月 12 日810KV變電所供配電系統(tǒng)設計1.課題的目的及意義1.1變電所供配電系統(tǒng)設計的目的長期以來，隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，對供電質量的要求日益提高。由于變電設備和配電裝置布置型式的限制，也由于設計人員設計水平的限制，使得10 kV 變電所的投資額、占地面積和建筑面積均比較大。隨著新技術、新設備、新材料的開發(fā)和應用，變電所向著造價低，占地少，接線簡單，施工、運行、檢修方便等方向發(fā)展。本變電所設計為畢業(yè)設計課題。通過本次設計，對電氣工程及其自動化專業(yè)的主干課程有一個較為全面，系統(tǒng)的掌握，增強了理論聯(lián)系實際的能力，提高工程意識，鍛煉獨立分析和解決電力工程設計問題的能力，為未來的實際工作奠定必要的基礎。變電所又稱變電站，變電站是把一些設備組裝起來，用以切斷或接通、改變或者調整電壓。在電力系統(tǒng)中，變電站是輸電和配電的集結點。變電站是電力系統(tǒng)中具有變換電壓、接受和分配電能、控制電力的流向和調整電壓等職能的基本單元，它通過其變壓器將各級電壓的電網(wǎng)聯(lián)系起來。變電站主要分為：升壓變電站，主網(wǎng)降壓變電站，二次變電站，配電站。變電站起變換電壓作用的設備是變壓器，除此之外，變電站的設備還有開閉電路的開關設備，匯集電流的母線，計量和控制用互感器、儀表、繼電保護裝置和防雷保護裝置、調度通信裝置等，有的變電站還有無功補償設備。變電站的主要設備和連接方式，按其功能不同而有差異。變電站繼電保護裝置是安全裝置，當被保護元件發(fā)生故障時，自動、迅速、有選擇地將故障部分從電力系統(tǒng)切除，以保證其余部分恢復正常運行，并使故障元件免于繼續(xù)受損害。因此，提高變電站繼電保護技術和管理是我國電力建設高速發(fā)展的重要組成部分之一，也是安全用電的基本保障。隨著科學技術的不斷發(fā)展，計算機已滲透到了世界每個角落。電力系統(tǒng)也不可避免地進入了微機控制時代，變電站綜合自動化系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)，已成為當前電力系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。1.2國內、外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 由于現(xiàn)代科學技術的發(fā)展，電力網(wǎng)容量的增大，電壓等級的提高，綜合自動化水平的需求，使變電所設計問題變得越來越復雜，除了常規(guī)變電所之外，還出現(xiàn)了微機變電所、綜合自動化變電所、小型化變電所和無人值班變電所等。當前隨著我國城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設與改造工作的開展，對變電所設計也提出了更高更新的要求。 變電所設計與占地面積多少和加強網(wǎng)架可靠性直接相關，由于這種原因，變電所的發(fā)展經(jīng)過了一段發(fā)展歷史。我國常規(guī)城網(wǎng)變電所的主要問題是設備陳舊，占地面積大與現(xiàn)代化的城市建設不相適應，為了改變這種面貌，城網(wǎng)變電所已向小型化方向發(fā)展，開始采用全封閉組合電器，即GIS成套設備。全封閉組合電器（GIS）就是由于SF6氣體的出現(xiàn)而發(fā)展的一種新型高壓成套設備。它包括斷路器、隔離開關、接地開關、電流互感器、電壓互感器、避雷器、母線、出現(xiàn)套管或電纜終端。這些設備按變電所主接線的要求依次連接組成一個整體，各元件的高壓帶電部位均封閉于接地的金屬殼內，并充以SF6氣體，作為絕緣的滅弧介質，稱之為SF6氣體絕緣變電站，簡稱GIS。目前，GIS的發(fā)展趨向，是將變壓器一、二次開關全部合為一體，或為氣體絕緣組合的供電系統(tǒng)。今后其將向小型化、智能化、免維護、易施工的方向發(fā)展。建國以來，我國農電事業(yè)得到迅速的發(fā)展，隨著改革開放的形勢發(fā)展，現(xiàn)有農村電網(wǎng)已經(jīng)適應不了農電負荷迅速增長的要求，二十年來，全國各地對農網(wǎng)，特別是對農村變電所重點進行技術改造，取得了可靠的成績。但，農村變電所仍存在一些問題。近年來，有關科研設計單位和農電部門做了大量的工作，經(jīng)過多次的論證與實踐，確定了農村變電所的建設，應遵循“小容量、密布點、短半徑”的原則和“戶外式、小型化、造價低、安全可靠、技術先進”的發(fā)展方向。 目前，小型化變電所的建設已遍布全國，成為農村變電所的主要形式。自從計算機技術深入到電力系統(tǒng)以來，國外微機監(jiān)測技術應用較為普遍。變電所綜合自動化系統(tǒng)，集保護、遠動、監(jiān)控為一體，是一種分布式的綜合自動化裝置，其把繼電保護、遠動技術、參數(shù)監(jiān)測等各種功能分布在各個單片機上，而這些單片機通過計算機網(wǎng)絡連接起來一個有機的自動化裝置。1.3 課題主要任務（1）主接線設計：分析原始資料，根據(jù)任務書的要求擬出各級電壓母線接線方式，選擇變壓器型式及連接方式，通過技術經(jīng)濟比較選擇主接線最優(yōu)方案；（2）短路電流計算：根據(jù)所確定的主接線方案，選擇適當?shù)挠嬎愣搪伏c計算短路電流并列表表示出短路電流計算結果；（3）主要電氣設備選擇；（4）電氣設備配置；（5）其它設計： 進行繼電保護的規(guī)劃設計。（簡略） 進行防雷保護的設計。2. 設計方案的設想與分析2.1 主接線的設計原則 考慮變電站在電力系統(tǒng)的地位和作用變電站在電力系統(tǒng)中的地位和作用是決定主接線的主要因素。變電站是樞紐變電站、地區(qū)變電站、終端變電站、企業(yè)變電站還是分支變電站，由于它們在電力系統(tǒng)中的地位和作用不同，對主接線的可靠性、靈活性、經(jīng)濟性的要求也不同?？紤]近期和遠期的發(fā)展規(guī)模，電站主接線設計應根據(jù)510年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進行。應根據(jù)負荷的大小和分布、負荷增長速度及地區(qū)網(wǎng)絡情況和潮流分布，并分析各種可能的運行方式，來確定主接線的形式及站連接電源數(shù)和出線回數(shù)?？紤]負荷的重要性分級和出線回路多少對主接線的影響，一、二級負荷，必須有兩個獨立電源供電，且當一個電源失去后，應保證全部一、二級負荷不間斷供電；三級負荷一般只需一個電源供電。 變臺數(shù)對主接線的影響，電站主變的容量和臺數(shù)，對變電站主接線的選擇將產生直接的影響。通常對大型變電站，由于其傳輸容量大，對供電可靠性高，因此，其對主接線的可靠性、靈活性的要求也高。而容量小的變電站，其傳輸容量小，對主接線的可靠性、靈活性要求低?？紤]備用量的有無和大小對主接線的影響，、送、變的備用容量是為了保證可靠的供電，適應負荷突增、設備檢修、故障停運情況下的應急要求。電氣主接線的設計要根據(jù)備用容量的有無而有所不同，例如，當斷路器或母線檢修時，是否允許線路、變壓器停運；當線路故障時是否允許切除線路、變壓器的數(shù)量等，都直接影響主接線的形式。2.2 主接線設計的基本要求根據(jù)有關規(guī)定：變電站電氣主接線應根據(jù)變電站在電力系統(tǒng)的地位，變電站的規(guī)劃容量，負荷性質線路變壓器的連接、元件總數(shù)等條件確定。并應綜合考慮供電可靠性、運行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過度或擴建等要求。1).可靠性所謂可靠性是指主接線能可靠的工作，以保證對用戶不間斷的供電，衡量可靠性的客觀標準是運行實踐。主接線的可靠性是由其組成元件（包括一次和二次設備）在運行中可靠性的綜合。因此，主接線的設計，不僅要考慮一次設備對供電可靠性的影響，還要考慮繼電保護二次設備的故障對供電可靠性的影響。同時，可靠性并不是絕對的而是相對的，一種主接線對某些變電站是可靠的，而對另一些變電站則可能不是可靠的。評價主接線可靠性的標志如下：（1）斷路器檢修時是否影響供電；（2）線路、斷路器、母線故障和檢修時，停運線路的回數(shù)和停運時間的長短，以及能否保證對重要用戶的供電；（3）變電站全部停電的可能性。2). 靈活性主接線的靈活性有以下幾方面的要求：（1）調度靈活，操作方便?？伸`活的投入和切除變壓器、線路，調配電源和負荷；能夠滿足系統(tǒng)在正常、事故、檢修及特殊運行方式下的調度要求。（2）檢修安全?？煞奖愕耐＿\斷路器、母線及其繼電器保護設備，進行安全檢修，且不影響對用戶的供電。（3）擴建方便。隨著電力事業(yè)的發(fā)展，往往需要對已經(jīng)投運的變電站進行擴建，從變壓器直至饋線數(shù)均有擴建的可能。所以，在設計主接線時，應留有余地，應能容易地從初期過度到終期接線，使在擴建時，無論一次和二次設備改造量最小。3). 經(jīng)濟性可靠性和靈活性是主接線設計中在技術方面的要求，它與經(jīng)濟性之間往往發(fā)生矛盾，即欲使主接線可靠、靈活，將可能導致投資增加。所以，兩者必須綜合考慮，在滿足技術要求前提下，做到經(jīng)濟合理。（1）投資省。主接線應簡單清晰，以節(jié)約斷路器、隔離開關等一次設備投資；要使控制、保護方式不過于復雜，以利于運行并節(jié)約二次設備和電纜投資；要適當限制短路電流，以便選擇價格合理的電器設備；在終端或分支變電站中，應推廣采用直降式變電站和以質量可靠的簡易電器代替高壓側斷路器。（2）年運行費小。年運行費包括電能損耗費、折舊費以及大修費、日常小修維護費。其中電能損耗主要由變壓器引起，因此，要合理地選擇主變壓器的型式、容量、臺數(shù)以及避免兩次變壓而增加電能損失。(3)占地面積小。電氣主接線設計要為配電裝置的布置創(chuàng)造條件，以便節(jié)約用地和節(jié)省架構、導線、絕緣子及安裝費用。在運輸條件許可的地方，都應采用三相變壓器。總之，在可能的情況下，應采取一次設計，分期投資、投產，盡快發(fā)揮經(jīng)濟效益。按電力系統(tǒng)10kv降壓變電站設計規(guī)范，主接線的設計可以有多種方法，在設計變電站時要根據(jù)，變電站的用途，周圍的環(huán)境，建設的預算等方面的因素，因地制宜選擇最佳的接線方法。2.3 電氣主接線設計選擇變電所10kV 側接線型式的確定由于該變電所10kV 母線側的饋線多達30 余回，為此在保證供電可靠性的情況下，可考慮以下幾種接線方式：（1）雙母線接線方式圖1雙母線接線方式雙母線接線方式如圖1 所示。該接線方式具有供電可靠、檢修方便、調度靈活或便于擴建等優(yōu)點。但這種接線所用設備多（特別是隔離開關）、配電裝置復雜、經(jīng)濟性較差。在運行中隔離開關作為操作電器，容易發(fā)生誤操作，且對實現(xiàn)自動化不便。尤其當母線系統(tǒng)故障時，須短時切除較多電源和線路，這對大部分負荷是不允許的。（2）單母線分段接線方式對于直接影響工廠產品質量和威脅窯爐安全的重要負載采用雙回路送電，分別接在10kV 的段和段，車間變設聯(lián)絡柜，從而保證不中斷供電。這樣在母線故障或檢修時，不致對所有出線全部停電。用斷路器把母線分段后，重要負荷可從不同母線分段引出雙回路供電，可提高供電的可靠性和靈活性。當一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電，保證重要負荷不停電。單母線分段接線方式。如圖2 所示。圖2單母線分段接線方式母線分段后，當分段斷路器DL 接通運行時，任一段母線發(fā)生短路故障時，在繼電保護作用下，分段斷路器DL 和接在故障段上的電源回路斷路器便自動斷開。這時非故障段母線可以繼續(xù)運行，縮小了母線故障的停電范圍。當分段斷路器斷開運行時，分段斷路器除裝有繼電保護裝置外，還裝有備用電源自動投入裝置。采用分段斷路器斷開運行方式，有利于限制短路電流。綜合以上，對重要的負荷出線，在滿足可靠性和靈活性的前提下，采用單母線分段接線方式比雙母線接線經(jīng)濟，故本變電站10kV 側出線采用單母線分段接線的方式。正常運行時，分段斷路器處于斷開位置，即兩臺變壓器各帶一段母線。當負荷小于6300kVA（一期工程）或1 臺變壓器故障、檢修時，則斷開該變壓器低壓側斷路器，合分段斷路器，由一臺主變向兩段母線供電。3 結論變電所電氣主接線是變電所電氣設計的首要部分，也是構成整個工廠供配電系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。它直接影響工廠供配電系統(tǒng)運行的可靠性、靈活性，并對配電裝置的布置、繼電保護的配置、自動裝置和控制方式的選擇等起決定性作用。因此，在確定主接線時，電氣主接線要滿足必要的供電可靠性、經(jīng)濟性、保證供電的電能質量，另外還要考慮工廠的遠景規(guī)劃，所選擇的主接線方式應全面考慮各種情況，不但能適應各種運行方式，還應具有發(fā)展和擴建的可能性4 課題進度安排表日期課 題 安 排2011.10.11-2011.10.15熟悉設計任務，準備英文翻譯資料2011.10.16-2011.10.30查閱資料，英文翻譯2011.11.1-2011.11.15了解開題報告，初審英文翻譯電子稿2011.11.16-2011.11.30寫開題報告，上交外文翻譯2011.12.1-2011.12.15討論設計方案，審閱開題報告2011.12.16-2011.12.30變電站總體設計2012.1.1-2012.1.15熟悉autoCAD2012.1.16-2012.1.30 畫圖, 變電站主接線圖2012.2.1-2012.2.15保護配置圖2012.2.16-2012.29變電所供配電氣系統(tǒng)圖2012.3.1-2012.3.15確定論文大綱，寫畢業(yè)設計論文2012.3.16-2012.3.23撰寫畢業(yè)設計論文2012.3.24-2012.3.30撰寫畢業(yè)設計論文2012.4.1-2012.4.7修改畢業(yè)設計論文2012.4.8-2012.4.30準備答辯2012.5答辯參考文獻1 王梅義.高壓電網(wǎng)繼電保護運行技術M.北京：電力工業(yè)出版社.1981.2 Fairchild Semiconductor.MC78XX/LM78XX/MC78XXA 3-Terminal 1A Positive Voltage RegulatorJ.2001.3 洪佩孫.電力系統(tǒng)繼電保護M.北京：水利電力出版社.1987.4 葛耀中.數(shù)字計算機在繼電保護中的應用A.繼電器.1978(3).5 Intel 8279/8279-5 Programmable Keyboard/Display Interface.1987.6 楊奇遜.微型機繼電保護基礎M.北京水利電力出版社.1988.7 T.Shibata. 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