沈 陽(yáng) 工 程 學(xué) 院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告遼寧省網(wǎng)220kV一次變電所電氣部分初步設(shè)計(jì) 系 部： 電氣工程 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 學(xué)生姓名： 婁智佳 指導(dǎo)教師： 吳志宏 開題時(shí)間： 2016 年 3 月 25 日一、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題的意義、國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) (一)、設(shè)計(jì)意義 變電所是電力系統(tǒng)的重要組成部分。變電所電氣一次部分設(shè)計(jì)包括變電所總體分析、主變選擇、電氣主接線設(shè)計(jì)、短路電流計(jì)算、電氣設(shè)備選擇、配電裝置和總平面設(shè)計(jì)等。對(duì)發(fā)電廠進(jìn)行電氣部分的設(shè)計(jì)有著很好的實(shí)踐和指導(dǎo)意義，電氣設(shè)計(jì)包括很多方面，其中，電氣主接線是發(fā)電廠變電所的主要環(huán)節(jié)，電氣主接線直接影響運(yùn)行的可靠性、靈活性，它的擬定直接關(guān)系著整個(gè)變電所電氣設(shè)備的選擇、配電裝置的布置、繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置和控制方式的確定，是變電站電氣部分投資大小的決定性因素。而通過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我參與到整個(gè)的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，以達(dá)到了解一次變電所電氣部分設(shè)計(jì)的整體思路和各種細(xì)節(jié)問(wèn)題的目的，提升自己專業(yè)素養(yǎng)的同時(shí)為以后的工作做了很好的鋪墊。 (二)、變電所發(fā)展綜述變電所是電力系統(tǒng)中對(duì)電能的電壓與電流進(jìn)行變換、集中和分配的場(chǎng)所。是電力企業(yè)輸送電能的必不可少的設(shè)場(chǎng)所之一，對(duì)整個(gè)輸電過(guò)程來(lái)說(shuō)都至關(guān)重要。 隨著工業(yè)時(shí)代的發(fā)展，電力已成為人類歷史發(fā)展的主要?jiǎng)恿Y源，要科學(xué)合理的駕馭電力必須從電力工程的設(shè)計(jì)原則和方法上理解和掌握其精髓，提高電力系統(tǒng)的安全可靠性和運(yùn)行效率。從而達(dá)到降低生產(chǎn)成本提高經(jīng)濟(jì)效益的目的。 隨著高薪技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，對(duì)電能質(zhì)量和供電可靠提出了心的要求，高壓、超高壓變電站的設(shè)計(jì)和運(yùn)行系統(tǒng)必須適應(yīng)這種新形勢(shì)，因此，改善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)，提高供電能力與可靠性以及綜合自動(dòng)化程度，以滿足日益增長(zhǎng)的社會(huì)需求是電力企業(yè)的首要目標(biāo)。變電所是聯(lián)系發(fā)電廠和用戶的中間環(huán)節(jié)，一般安裝有變壓器及其控制和保護(hù)裝置，起著變換和分配的電能的作用。為了保證在送變電過(guò)程中的供電可靠性，首先要滿足的就是變電所的設(shè)計(jì)規(guī)范。 (三)、我國(guó)變電站設(shè)計(jì)的趨勢(shì)分析 隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，我國(guó)電力系統(tǒng)建設(shè)已經(jīng)成為一個(gè)值得探討的問(wèn)題，根據(jù)我國(guó)變電站的發(fā)展情況以及我國(guó)的國(guó)情來(lái)看我國(guó)的變電站設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。尤其是計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的迅速發(fā)展，電力系統(tǒng)的變電技術(shù)也有了新的飛躍，我國(guó)變電站設(shè)計(jì)出現(xiàn)了一些新的趨勢(shì)。1.變電站接線方案趨于簡(jiǎn)單隨著制造廠生產(chǎn)的電氣設(shè)備質(zhì)量的提高以及電網(wǎng)可靠性的增加，變電站接線簡(jiǎn)化趨于可能。例如，斷路器是變電站的主要電氣設(shè)備，其制造技術(shù)近年來(lái)有了較大發(fā)展，可靠性大為提高，檢修時(shí)間少。特別國(guó)外一些知名廠家生產(chǎn)的超高壓斷路器均可達(dá)到20年不大修，更換部件費(fèi)時(shí)很短。為了進(jìn)一步控制工程造價(jià)，提高經(jīng)濟(jì)效益，經(jīng)過(guò)專家反復(fù)論證，我國(guó)少數(shù)變電站設(shè)計(jì)已逐漸采用一些新的更為簡(jiǎn)單的接線方案。簡(jiǎn)化接線方案集中在這些方面：我國(guó)500kV330kV電壓等級(jí)的接線較多采用3/2斷路器接線，但現(xiàn)在有些設(shè)計(jì)院提出，根據(jù)工程情況，可采用3/2斷路器變壓器-母線組接線，可靠性與3/2斷路器接線基本相同，卻可以降低投資。2.大量采用新的電氣一次設(shè)備近年來(lái)電氣一次設(shè)備制造有了較大發(fā)展，大量高性能、新型設(shè)備不斷出現(xiàn)，設(shè)備趨于無(wú)油化，采用SF6氣體絕緣的設(shè)備價(jià)格不斷下降，伴隨著國(guó)產(chǎn)GIS向高電壓、大容量、三相共箱體方面發(fā)展，性能不斷完善，應(yīng)用面不斷擴(kuò)大，許多城網(wǎng)建設(shè)工程、用戶工程都考慮采用GIS配電裝置。變電站設(shè)計(jì)的電氣設(shè)備檔次不斷提高，配電裝置也從傳統(tǒng)的形式走向無(wú)油化、真空開關(guān)、SF6開關(guān)和機(jī)、電組合一體化的小型設(shè)備發(fā)展。近年來(lái)世界各國(guó)著名的高壓電氣設(shè)備公司都相繼開發(fā)、研制了各種類型的145-550kV戶外高壓和超高壓組合電器，國(guó)內(nèi)一些高壓開關(guān)廠也已經(jīng)開始生產(chǎn)145kV戶外緊湊型組合電器。目前145kV戶外緊湊型組合電器主要產(chǎn)品有compass、compact、MCI等。這些設(shè)備運(yùn)行可靠性高、節(jié)省占地面積和空間、施工安裝簡(jiǎn)單、運(yùn)行維護(hù)方便，價(jià)格介于常規(guī)電氣設(shè)備與GIS之間，是電氣設(shè)備今后發(fā)展的一個(gè)方向，符合我國(guó)目前的國(guó)情和技術(shù)發(fā)展方向。3.變電站綜合自動(dòng)化技術(shù)新動(dòng)向變電站綜合自動(dòng)化系統(tǒng)近幾年一直是電力建設(shè)的一個(gè)熱點(diǎn)。無(wú)論國(guó)內(nèi)國(guó)外，還是從管理方、運(yùn)行方及設(shè)計(jì)單位對(duì)于變電站實(shí)現(xiàn)綜合自動(dòng)化均取得了共識(shí)。伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和通信技術(shù)的發(fā)展，變電站綜合自動(dòng)化也采用了新的技術(shù)，其技術(shù)動(dòng)向主要集中在以下兩個(gè)方面：全分散式變電站自動(dòng)化系統(tǒng)和引入先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。4.數(shù)字化數(shù)字化變電站技術(shù)是變電站自動(dòng)化技術(shù)發(fā)展中具有里程碑意義的一次變革，對(duì)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的各方面將產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。數(shù)字化變電站三個(gè)主要的特征就是“一次設(shè)備智能化，二次設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化，符合IEC61850標(biāo)準(zhǔn)”，即數(shù)字化變電站內(nèi)的信息全部做到數(shù)字化，信息傳遞實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化，通信模型達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)化，使各種設(shè)備和功能共享統(tǒng)一的信息平臺(tái)。這使得數(shù)字化變電站在系統(tǒng)可靠性、經(jīng)濟(jì)性、維護(hù)簡(jiǎn)便性方面均比常規(guī)變電站有大幅度提升。5.裝配化裝配式變電站。配式變電站是變電站建設(shè)的一場(chǎng)變革,改變了傳統(tǒng)的變電站電氣布局、土建設(shè)計(jì)和施工模式。采用全預(yù)制裝配結(jié)構(gòu)的建筑形式,通過(guò)工廠生產(chǎn)預(yù)制和現(xiàn)場(chǎng)裝配安裝兩大階段來(lái)建設(shè)變電站,大幅縮短了設(shè)計(jì)及建設(shè)周期,減少了變電站占地面積,節(jié)約了土地資源。隨著國(guó)網(wǎng)公司“兩型一化”的推廣,裝配式變電站在全國(guó)各地均成功試點(diǎn),成為今后變電站建設(shè)的一種新型模式。6.智能化智能化電站的發(fā)展,特別是智能化開關(guān)、光電式互感器等機(jī)電一體化設(shè)備的出現(xiàn),以及計(jì)算機(jī)高速網(wǎng)絡(luò)在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的開發(fā)應(yīng)用,使變電站所有信息的采集、傳輸實(shí)現(xiàn)全智能化處理提供了理論和物質(zhì)基礎(chǔ)。技術(shù)的發(fā)展是沒(méi)有止境的,隨著智能化開關(guān)、光電式電流電壓互感器、一次運(yùn)行設(shè)備在線狀態(tài)檢測(cè)、變電站運(yùn)行作培訓(xùn)仿真等技術(shù)日趨成熟,以及計(jì)算機(jī)高速網(wǎng)絡(luò)在實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的開發(fā)應(yīng)用,勢(shì)必對(duì)已有的變電站自動(dòng)化技術(shù)產(chǎn)生深刻的影響,全智能化的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)即將出現(xiàn)。但是目前國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有真正意義上智能化一次設(shè)備，一次設(shè)備的智能化仍然需要通過(guò)一定的二次設(shè)備來(lái)轉(zhuǎn)化實(shí)現(xiàn)，一般采用智能終端的模式。國(guó)內(nèi)目前進(jìn)行的數(shù)字化變電站項(xiàng)目，雖然大多采用此種方式，但是普遍沒(méi)有對(duì)開關(guān)內(nèi)部的二次回路進(jìn)行集成化改造，智能終端與開關(guān)整合度較低。自動(dòng)化自20世紀(jì)80、90年代起，國(guó)外和國(guó)內(nèi)先后開發(fā)研制成功了變電站所必須的集繼電保護(hù)取代了變電站常規(guī)的測(cè)量系統(tǒng)，如變送器、錄波器、指針式儀表等；取代了常規(guī)的操作控制盤、手控?zé)o功補(bǔ)償?shù)妊b置，以及常規(guī)的報(bào)警裝置如中央信號(hào)系統(tǒng)和光字牌等；取代了常規(guī)的遠(yuǎn)動(dòng)裝置等。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，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)，已成為電力系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。二、課題預(yù)期目標(biāo)及主要工作（設(shè)計(jì)思想、擬采用的方法及手段） (一)、設(shè)計(jì)題目 遼寧省網(wǎng)220kv一次變電所電氣部分初步設(shè)計(jì) (二)、變電所概況介紹 待設(shè)計(jì)的變電所位于某工業(yè)區(qū)附近，主要負(fù)荷是工業(yè)負(fù)荷，又帶部分城市公用負(fù)荷。變電所一次側(cè)的額定電壓220kv，二次側(cè)額定電壓為60kv。待設(shè)計(jì)的變電所進(jìn)線為兩回線，出線定為14回線。 地區(qū)年平均溫度為9，最高溫度為39，最低溫度為-14。 所址地勢(shì)平坦，出線方便。交通運(yùn)輸方便。序號(hào)負(fù)荷名稱最大符合（KW）功率因素出線方式出現(xiàn)回路數(shù)附注近期遠(yuǎn)期1化工廠20000240000.95架空22建材廠600085000.95架空13機(jī)械廠500075000.95架空14拖拉機(jī)廠10000120000.95架空25杜澤變電所200024000.95架空26汪家變電所10000120000.95架空27沙嶺變電所8000120000.95架空28南關(guān)變電所700080000.95架空2。 (三)、其他條件 1.線損率取5%。 2.負(fù)荷的同時(shí)系數(shù)取0.9。 3.有負(fù)荷率取0.75；無(wú)功負(fù)荷率取0.8。 4.要求變電所的平均功率因數(shù)補(bǔ)償?shù)?.9以上。三、設(shè)計(jì)工作任務(wù)及擬采用辦法 (一)、設(shè)計(jì)工作任務(wù) 1選擇本變電所主變?nèi)萘?、臺(tái)數(shù)、型號(hào)。 2設(shè)計(jì)本變電所電氣主接線，選取幾個(gè)電氣主接線方案，確定個(gè)合理的電氣主接線。 3.計(jì)算短路電流選擇本廠所需的電氣設(shè)備，包括：（母線，高壓斷路器，隔離開關(guān)，電流互感器，電壓互感器等，互感器容量）。 4對(duì)本變電所主變、母線、出線繼電保護(hù)進(jìn)行規(guī)劃設(shè)計(jì)。 5各電壓等級(jí)高壓配電裝置設(shè)計(jì)。 6本變電所防雷保護(hù)設(shè)計(jì)。 (二)、擬采用辦法1選擇本變電所主變?nèi)萘?、臺(tái)數(shù)、型號(hào)根據(jù)變電所所帶負(fù)荷的性質(zhì)和電網(wǎng)結(jié)構(gòu)來(lái)確定主變壓器的容量。主變壓器容量一般按變電所建成后5-10年的規(guī)劃負(fù)荷選擇，并適當(dāng)考慮到遠(yuǎn)期10-20年的負(fù)荷發(fā)展。為了保證供電可靠性，避免因?yàn)?臺(tái)主變壓器故障或檢修時(shí)影響對(duì)用戶的供電，變電所一般裝設(shè)2臺(tái)主變壓器。330kv及以下電壓等級(jí)的變電所，當(dāng)不受運(yùn)輸條件限制時(shí)，均應(yīng)選擇三相變壓器。2設(shè)計(jì)本變電所電氣主接線根據(jù)變電所在電力系統(tǒng)中的地位、回路數(shù)、設(shè)備特點(diǎn)及負(fù)荷性質(zhì)等條件確定，并且應(yīng)滿足運(yùn)行可靠、簡(jiǎn)單靈活、操作方便和省投資等要求。 3. 計(jì)算短路電流選擇流過(guò)所要校驗(yàn)的設(shè)備內(nèi)部和載流導(dǎo)體的短路電流最大的短路點(diǎn)為短路計(jì)算點(diǎn)。4 載流導(dǎo)體和電氣設(shè)備的選擇載流導(dǎo)體：選擇母線材料、截面形狀、布置方式、工作電流，經(jīng)濟(jì)電流密度；主要校驗(yàn)項(xiàng)目有：短路熱穩(wěn)定，短路動(dòng)穩(wěn)定或機(jī)械強(qiáng)度。高壓斷路器：根據(jù)高壓斷路器的安裝地點(diǎn)（屋內(nèi)式或屋外式）、使用條件、環(huán)境條件等進(jìn)行選擇。110kV及以上電壓等級(jí)的多選用SF6斷路器。隔離開關(guān)：選擇項(xiàng)目包括額定電壓、額定電流、熱穩(wěn)定和動(dòng)穩(wěn)定校驗(yàn)。高壓熔斷器：根據(jù)形式種類、額定電壓、額定電流、開斷電流、保護(hù)的選擇性等進(jìn)行選擇。絕緣子：根據(jù)額定電壓和安裝地點(diǎn)來(lái)選擇，并按短路時(shí)動(dòng)穩(wěn)定進(jìn)行校驗(yàn)?；ジ衅鳎焊鶕?jù)滿足測(cè)量、保護(hù)、同期和自動(dòng)裝置的要求，保證在運(yùn)行方式改變時(shí)，保護(hù)裝置不失壓、同期點(diǎn)兩側(cè)都能方便地取得電壓的原則配置。5 繼電保護(hù)設(shè)計(jì)規(guī)程基本基本要求針對(duì)設(shè)備在運(yùn)行中可能出現(xiàn)的各種故障及異常運(yùn)行進(jìn)行配置、根據(jù)設(shè)備的具體情況進(jìn)行配置、處理好與一次系統(tǒng)的關(guān)系、保護(hù)裝置的型式不宜品種過(guò)多、應(yīng)滿足電力系統(tǒng)對(duì)繼電保護(hù)裝置的基本要求等。6. 防雷保護(hù)設(shè)計(jì) 被保護(hù)設(shè)備應(yīng)在保護(hù)設(shè)備的保護(hù)范圍之內(nèi)、被保護(hù)設(shè)備與保護(hù)設(shè)備之間應(yīng)保持一定的安全距離。四、預(yù)計(jì)設(shè)計(jì)過(guò)程中可能遇到的問(wèn)題以及解決的方法和措施 問(wèn)題（1）、選擇外文資料 解決方法：上網(wǎng)檢索，去圖書館檢索各種雜志和相關(guān)的專業(yè)書籍。 問(wèn)題（2）、變電所主變壓器的選擇 解決方法：變壓器選擇的過(guò)程中，在對(duì)主變?nèi)萘坑?jì)算時(shí)，將可能出現(xiàn)沒(méi)有恰好合適 的主變?nèi)萘颗c所計(jì)算的結(jié)果相對(duì)應(yīng)，此時(shí)，應(yīng)選擇比計(jì)算值大的主要容量。如果在對(duì)兩相變壓器選擇時(shí)，所選變壓器容量與計(jì)算值相差較大時(shí)，可選擇合適的三繞組變壓器代替。查閱電力工程技術(shù)手冊(cè)及電力工程電氣設(shè)備手冊(cè)請(qǐng)教指導(dǎo)老師。 問(wèn)題（3）、電氣主接線方式的選擇 解決方法：查閱發(fā)電廠變電所電氣接線和布置及變電所設(shè)計(jì)進(jìn)行方案的選擇、比較、確定。 問(wèn)題（4）、短路計(jì)算 解決方法：在進(jìn)行短路計(jì)算時(shí)，由于各發(fā)電機(jī)參數(shù)不一致，所以再計(jì)算時(shí)應(yīng)避免不合理的網(wǎng)絡(luò)簡(jiǎn)化而造成誤差，可采用分布系數(shù)發(fā)對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行簡(jiǎn)化計(jì)算，計(jì)算出各發(fā)電機(jī)等效電抗，經(jīng)查汽輪發(fā)電機(jī)電抗曲線得各電流值，最后進(jìn)行疊加的所需短路電流。應(yīng)用計(jì)算機(jī)程序并查閱電力工程電氣設(shè)備手冊(cè)及電力系統(tǒng)分析并向指導(dǎo)教師請(qǐng)教。 問(wèn)題（5）、繼電保護(hù)、防雷保護(hù)設(shè)計(jì) 解決方法：查閱電力設(shè)備過(guò)電壓保護(hù)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程及電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè)向指導(dǎo)老師請(qǐng)教。5、 進(jìn)度安排順序階段日期計(jì) 劃 完 成 內(nèi) 容備注1第1周撰寫開題報(bào)告和翻譯外文電類科技文獻(xiàn)2第2周選擇所有10kV線路的導(dǎo)線3第3周選擇靜電補(bǔ)償電容器4第4周選擇主變臺(tái)數(shù)、容量、型式5第5周選擇變電所電氣主接線6第6周計(jì)算短路電流7第7周選擇電器設(shè)備8第8周設(shè)計(jì)高壓配電裝置型式、繪圖9第9周防雷保護(hù)設(shè)計(jì)、繪圖10第10周配電線路理論線損計(jì)算11第11周整理撰寫設(shè)計(jì)書12第12周畢業(yè)答辯六、參考文獻(xiàn)1 丁樹山.變電所設(shè)計(jì).沈陽(yáng):遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1993.62 西北電力設(shè)計(jì)院.電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)電氣一次部分.北京:水利電力出版社，1994.93 周文俊. 電氣設(shè)備實(shí)用手冊(cè). 北京：中國(guó)水利水電出版社，19994 西北電力設(shè)計(jì)院. 發(fā)電廠變電所電氣主接線和布置. 北京：水力電力出版社，19845 鐘大文.電力工程電氣設(shè)備手冊(cè).北京:水利電力出版社，19896 劉寶貴. 發(fā)電廠變電所電氣設(shè)備. 北京：中國(guó)電力出版社，20057 中華人民共和國(guó)水利電力部.變電所設(shè)計(jì)規(guī)程.北京:水利電力出版社.1980，SDJ2798 周澤存.高電壓技術(shù).北京:中國(guó)電力出版社.2003，19 范錫普.發(fā)電廠電氣部分.北京:中國(guó)電力出版社.2002，510戈?yáng)|方.電力工程電氣設(shè)備手冊(cè)（上、下冊(cè)）.北京:中國(guó)電力出版社1989.2 11東北電力設(shè)計(jì)院.電力工程設(shè)計(jì)手冊(cè).上海:上海人民出版社1993.212能源部西北電力設(shè)計(jì)院.電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊(cè)(電氣一次部分).北京：中國(guó)電力出版社，1991.813 丁毓山,錢家越.變電所設(shè)計(jì)(10-220KV).沈陽(yáng)：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社. 1993.10.七、指導(dǎo)教師意見 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日