10KV變電所供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)開題報(bào)告_胡森斌

1、畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論文) 開 題 報(bào) 告設(shè)計(jì)（論文）題目： 10KV變電所供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 學(xué) 院 名 稱： 電子與信息工程學(xué)院 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 班 級(jí)： 電氣082 姓 名： 胡森斌 學(xué) 號(hào) 08401170229 指 導(dǎo) 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(shè)計(jì)1.課題的目的及意義1.1變電所供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目的長期以來，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民生活水平的提高，對供電質(zhì)量的要求日益提高。由于變電設(shè)備和配電裝置布置型式的限制，也由于設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)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(shù)

2、、新設(shè)備、新材料的開發(fā)和應(yīng)用，變電所向著造價(jià)低，占地少，接線簡單，施工、運(yùn)行、檢修方便等方向發(fā)展。本變電所設(shè)計(jì)為畢業(yè)設(shè)計(jì)課題。通過本次設(shè)計(jì)，對電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)的主干課程有一個(gè)較為全面，系統(tǒng)的掌握，增強(qiáng)了理論聯(lián)系實(shí)際的能力，提高工程意識(shí)，鍛煉獨(dú)立分析和解決電力工程設(shè)計(jì)問題的能力，為未來的實(shí)際工作奠定必要的基礎(chǔ)。變電所又稱變電站，變電站是把一些設(shè)備組裝起來，用以切斷或接通、改變或者調(diào)整電壓。在電力系統(tǒng)中，變電站是輸電和配電的集結(jié)點(diǎn)。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(diào)整電壓等職能的基本單元，它通過其變壓器將各級(jí)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)

3、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(shè)備是變壓器，除此之外，變電站的設(shè)備還有開閉電路的開關(guān)設(shè)備，匯集電流的母線，計(jì)量和控制用互感器、儀表、繼電保護(hù)裝置和防雷保護(hù)裝置、調(diào)度通信裝置等，有的變電站還有無功補(bǔ)償設(shè)備。變電站的主要設(shè)備和連接方式，按其功能不同而有差異。變電站繼電保護(hù)裝置是安全裝置，當(dāng)被保護(hù)元件發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)、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(fù)正常運(yùn)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(hù)技術(shù)和管理是我國電力建設(shè)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(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，計(jì)算機(jī)已滲透到了世界每個(gè)角落。電力系統(tǒng)也不

4、可避免地進(jìn)入了微機(jī)控制時(shí)代，變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的變電站二次系統(tǒng)，已成為當(dāng)前電力系統(tǒng)發(fā)展的趨勢。1.2國內(nèi)、外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 由于現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電力網(wǎng)容量的增大，電壓等級(jí)的提高，綜合自動(dòng)化水平的需求，使變電所設(shè)計(jì)問題變得越來越復(fù)雜，除了常規(guī)變電所之外，還出現(xiàn)了微機(jī)變電所、綜合自動(dòng)化變電所、小型化變電所和無人值班變電所等。當(dāng)前隨著我國城鄉(xiāng)電網(wǎng)建設(shè)與改造工作的開展，對變電所設(shè)計(jì)也提出了更高更新的要求。 變電所設(shè)計(jì)與占地面積多少和加強(qiáng)網(wǎng)架可靠性直接相關(guān)，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(shè)備陳舊，占地面積大與現(xiàn)代化的城市建設(shè)不相適應(yīng)，為了改變這

5、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(shè)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(shè)備。它包括斷路器、隔離開關(guān)、接地開關(guān)、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(shè)備按變電所主接線的要求依次連接組成一個(gè)整體，各元件的高壓帶電部位均封閉于接地的金屬殼內(nèi)，并充以SF6氣體，作為絕緣的滅弧介質(zhì)，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(guān)全部合為一體，或?yàn)闅怏w絕緣組合的供電系統(tǒng)。今后其將向小型化、智能化、免維護(hù)、易施工的方向發(fā)展。建國以來，我國農(nóng)電事業(yè)得到迅速的發(fā)展，

6、隨著改革開放的形勢發(fā)展，現(xiàn)有農(nóng)村電網(wǎng)已經(jīng)適應(yīng)不了農(nóng)電負(fù)荷迅速增長的要求，二十年來，全國各地對農(nóng)網(wǎng)，特別是對農(nóng)村變電所重點(diǎn)進(jìn)行技術(shù)改造，取得了可靠的成績。但，農(nóng)村變電所仍存在一些問題。近年來，有關(guān)科研設(shè)計(jì)單位和農(nóng)電部門做了大量的工作，經(jīng)過多次的論證與實(shí)踐，確定了農(nóng)村變電所的建設(shè)，應(yīng)遵循“小容量、密布點(diǎn)、短半徑”的原則和“戶外式、小型化、造價(jià)低、安全可靠、技術(shù)先進(jìn)”的發(fā)展方向。 目前，小型化變電所的建設(shè)已遍布全國，成為農(nóng)村變電所的主要形式。自從計(jì)算機(jī)技術(shù)深入到電力系統(tǒng)以來，國外微機(jī)監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用較為普遍。變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，集保護(hù)、遠(yuǎn)動(dòng)、監(jiān)控為一體，是一種分布式的綜合自動(dòng)化裝置，其把繼電保護(hù)、遠(yuǎn)動(dòng)

7、技術(shù)、參數(shù)監(jiān)測等各種功能分布在各個(gè)單片機(jī)上，而這些單片機(jī)通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)連接起來一個(gè)有機(jī)的自動(dòng)化裝置。1.3 課題主要任務(wù)（1）主接線設(shè)計(jì)：分析原始資料，根據(jù)任務(wù)書的要求擬出各級(jí)電壓母線接線方式，選擇變壓器型式及連接方式，通過技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較選擇主接線最優(yōu)方案；（2）短路電流計(jì)算：根據(jù)所確定的主接線方案，選擇適當(dāng)?shù)挠?jì)算短路點(diǎn)計(jì)算短路電流并列表表示出短路電流計(jì)算結(jié)果；（3）主要電氣設(shè)備選擇；（4）電氣設(shè)備配置；（5）其它設(shè)計(jì)： 進(jìn)行繼電保護(hù)的規(guī)劃設(shè)計(jì)。（簡略） 進(jìn)行防雷保護(hù)的設(shè)計(jì)。2. 設(shè)計(jì)方案的設(shè)想與分析2.1 主接線的設(shè)計(jì)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

8、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(jì)性的要求也不同?？紤]近期和遠(yuǎn)期的發(fā)展規(guī)模，電站主接線設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)510年電力系統(tǒng)發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行。應(yīng)根據(jù)負(fù)荷的大小和分布、負(fù)荷增長速度及地區(qū)網(wǎng)絡(luò)情況和潮流分布，并分析各種可能的運(yùn)行方式，來確定主接線的形式及站連接電源數(shù)和出線回?cái)?shù)?？紤]負(fù)荷的重要性分級(jí)和出線回路多少對主接線的影響，一、二級(jí)負(fù)荷，必須有兩個(gè)獨(dú)立電源供電，且當(dāng)一個(gè)電源失去后，應(yīng)保證全部一、二級(jí)負(fù)荷不間斷供電；三級(jí)負(fù)荷一般只需一個(gè)電源供電。 變臺(tái)數(shù)對主接線的影響，電站主變的容量和臺(tái)數(shù)，對變

9、電站主接線的選擇將產(chǎn)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。考慮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(yīng)負(fù)荷突增、設(shè)備檢修、故障停運(yùn)情況下的應(yīng)急要求。電氣主接線的設(shè)計(jì)要根據(jù)備用容量的有無而有所不同，例如，當(dāng)斷路器或母線檢修時(shí)，是否允許線路、變壓器停運(yùn)；當(dāng)線路故障時(shí)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(shè)計(jì)的基本要求根據(jù)有關(guān)規(guī)定：變電站電氣主接線應(yīng)根據(jù)變電站在電力系統(tǒng)的地位，變電站的規(guī)劃容量，

10、負(fù)荷性質(zhì)線路變壓器的連接、元件總數(shù)等條件確定。并應(yīng)綜合考慮供電可靠性、運(yùn)行靈活、操作檢修方便、投資節(jié)約和便于過度或擴(kuò)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(biāo)準(zhǔn)是運(yùn)行實(shí)踐。主接線的可靠性是由其組成元件（包括一次和二次設(shè)備）在運(yùn)行中可靠性的綜合。因此，主接線的設(shè)計(jì)，不僅要考慮一次設(shè)備對供電可靠性的影響，還要考慮繼電保護(hù)二次設(shè)備的故障對供電可靠性的影響。同時(shí)，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(jià)主接線可靠性的標(biāo)志如下：（1）斷路器檢修時(shí)是否影響供電；（2）線路、斷路器、母線故障

11、和檢修時(shí)，停運(yùn)線路的回?cái)?shù)和停運(yùn)時(shí)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(diào)度靈活，操作方便?？伸`活的投入和切除變壓器、線路，調(diào)配電源和負(fù)荷；能夠滿足系統(tǒng)在正常、事故、檢修及特殊運(yùn)行方式下的調(diào)度要求。（2）檢修安全?？煞奖愕耐＿\(yùn)斷路器、母線及其繼電器保護(hù)設(shè)備，進(jìn)行安全檢修，且不影響對用戶的供電。（3）擴(kuò)建方便。隨著電力事業(yè)的發(fā)展，往往需要對已經(jīng)投運(yùn)的變電站進(jìn)行擴(kuò)建，從變壓器直至饋線數(shù)均有擴(kuò)建的可能。所以，在設(shè)計(jì)主接線時(shí)，應(yīng)留有余地，應(yīng)能容易地從初期過度到終期接線，使在擴(kuò)建時(shí)，無論一次和二次設(shè)備改造量最小。3).

12、經(jīng)濟(jì)性可靠性和靈活性是主接線設(shè)計(jì)中在技術(shù)方面的要求，它與經(jīng)濟(jì)性之間往往發(fā)生矛盾，即欲使主接線可靠、靈活，將可能導(dǎo)致投資增加。所以，兩者必須綜合考慮，在滿足技術(shù)要求前提下，做到經(jīng)濟(jì)合理。（1）投資省。主接線應(yīng)簡單清晰，以節(jié)約斷路器、隔離開關(guān)等一次設(shè)備投資；要使控制、保護(hù)方式不過于復(fù)雜，以利于運(yùn)行并節(jié)約二次設(shè)備和電纜投資；要適當(dāng)限制短路電流，以便選擇價(jià)格合理的電器設(shè)備；在終端或分支變電站中，應(yīng)推廣采用直降式變電站和以質(zhì)量可靠的簡易電器代替高壓側(cè)斷路器。（2）年運(yùn)行費(fèi)小。年運(yùn)行費(fèi)包括電能損耗費(fèi)、折舊費(fèi)以及大修費(fèi)、日常小修維護(hù)費(fèi)。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(tái)

13、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(shè)計(jì)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(gòu)、導(dǎo)線、絕緣子及安裝費(fèi)用。在運(yùn)輸條件許可的地方，都應(yīng)采用三相變壓器?？傊?，在可能的情況下，應(yīng)采取一次設(shè)計(jì)，分期投資、投產(chǎn)，盡快發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益。按電力系統(tǒng)10kv降壓變電站設(shè)計(jì)規(guī)范，主接線的設(shè)計(jì)可以有多種方法，在設(shè)計(jì)變電站時(shí)要根據(jù)，變電站的用途，周圍的環(huán)境，建設(shè)的預(yù)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(shè)計(jì)選擇變電所10kV 側(cè)接線型式的確定由于該變電所10kV 母線側(cè)的饋線多達(dá)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

14、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(diào)度靈活或便于擴(kuò)建等優(yōu)點(diǎn)。但這種接線所用設(shè)備多（特別是隔離開關(guān)）、配電裝置復(fù)雜、經(jīng)濟(jì)性較差。在運(yùn)行中隔離開關(guān)作為操作電器，容易發(fā)生誤操作，且對實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化不便。尤其當(dāng)母線系統(tǒng)故障時(shí)，須短時(shí)切除較多電源和線路，這對大部分負(fù)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(chǎn)品質(zhì)量和威脅窯爐安全的重要負(fù)載采用雙回路送電，分別接在10kV 的段和段，車間變設(shè)聯(lián)絡(luò)柜，從而保證不中斷供電。這樣在母線故障或檢修時(shí)，不致對所有出線全部停電。用斷路器把母線分段后，重要負(fù)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

15、活性。當(dāng)一段母線發(fā)生故障，分段斷路器自動(dòng)將故障段切除，保證正常段母線不間斷供電，保證重要負(fù)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(dāng)分段斷路器DL 接通運(yùn)行時(shí)，任一段母線發(fā)生短路故障時(shí)，在繼電保護(hù)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(dòng)斷開。這時(shí)非故障段母線可以繼續(xù)運(yùn)行，縮小了母線故障的停電范圍。當(dāng)分段斷路器斷開運(yùn)行時(shí)，分段斷路器除裝有繼電保護(hù)裝置外，還裝有備用電源自動(dòng)投入裝置。采用分段斷路器斷開運(yùn)行方式，有利于限制短路電流。綜合以上，對重要的負(fù)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(jì)，故本變電站10

16、kV 側(cè)出線采用單母線分段接線的方式。正常運(yùn)行時(shí)，分段斷路器處于斷開位置，即兩臺(tái)變壓器各帶一段母線。當(dāng)負(fù)荷小于6300kVA（一期工程）或1 臺(tái)變壓器故障、檢修時(shí)，則斷開該變壓器低壓側(cè)斷路器，合分段斷路器，由一臺(tái)主變向兩段母線供電。3 結(jié)論變電所電氣主接線是變電所電氣設(shè)計(jì)的首要部分，也是構(gòu)成整個(gè)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(yùn)行的可靠性、靈活性，并對配電裝置的布置、繼電保護(hù)的配置、自動(dòng)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(shí)，電氣主接線要滿足必要的供電可靠性、經(jīng)濟(jì)性、保證供電的電能質(zhì)量，另外還要考慮工廠的遠(yuǎn)景規(guī)劃，所選擇的主接線方式應(yīng)全面考慮各種情況，不但能

17、適應(yīng)各種運(yùn)行方式，還應(yīng)具有發(fā)展和擴(kuò)建的可能性4 課題進(jìn)度安排表日期課 題 安 排2011.10.11-2011.10.15熟悉設(shè)計(jì)任務(wù)，準(zhǔn)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(bào)告，初審英文翻譯電子稿2011.11.16-2011.11.30寫開題報(bào)告，上交外文翻譯2011.12.1-2011.12.15討論設(shè)計(jì)方案，審閱開題報(bào)告2011.12.16-2011.12.30變電站總體設(shè)計(jì)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

18、.1-2012.2.15保護(hù)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(shè)計(jì)論文2012.3.16-2012.3.23撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文2012.3.24-2012.3.30撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文2012.4.1-2012.4.7修改畢業(yè)設(shè)計(jì)論文2012.4.8-2012.4.30準(zhǔn)備答辯2012.5答辯參考文獻(xiàn)1 王梅義.高壓電網(wǎng)繼電保護(hù)運(yùn)行技術(shù)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(hù)M.北京：水利電力出版社.1987.4 葛耀中.數(shù)字計(jì)算機(jī)在繼電保護(hù)中的應(yīng)用A.繼電器.1978(3).5 Intel 8279/8279-5 Programmable Keyboard/Display Interface.1987.6 楊奇遜.微型機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)M.北京水利電力出版社.1988.7 T.Shibata. D